کنکورد چگونه کار می کند؟

آیا عجله دارید که هرچه سریع تر از نیویورک به لندن بروید؟ هیچ مسئله ای نیست، سوار کنکورد (سریع ترین هواپیمای دنیا) شوید و در عرض چهار ساعت آنجا باشید. اما چگونه می توان عرض اقیانوس اطلس را در این مدت کوتاه پیمود. جواب ساده است. کنکورد از صوت هم سریع تر حرکت می کند.

در این مقاله شما می توانید با نحوه کار کردن کنکورد (این وسیله نقلیه شگفت انگیز) آشنا شوید.

تاریخچه

در سال 1962 میلادی دولت های انگلستان و فرانسه موافقت نامه ای امضاء کردند تا یک هواپیمای مشترک مافوق صوت را تولید کنند. اولین محصول مشترک در سال 1969 آماده شد و پرواز کرد.

در سی امین سالگرد تولد کنکورد در سال 1999، هواپیماهای کنکورد جمعاً نزدیک به یک میلیون ساعت پرواز انجام داده بودند. به هنگام تولد این محصول مشترک، دولت های شوروی آن زمان و ایالات متحده هر کدام برنامه ای برای تولید هواپیمایی شبیه کنکورد شروع کردند. آمریکایی ها خواستند هواپیمای بوئینگ خود را دوباره سازی کنند، ولی به علت هزینه گزاف این طرح شکست خورد.

روس ها هم هواپیمای شبیه کنکورد ساختند که توپولوف Tu-144 نام گرفت. در سال 1973 هواپیمای توپولوف Tu-144 در یک نمایش هوایی در پاریس سقوط کرد. گرچه این سقوط احتمالاً بر اثر اشتباه خلبان بود، ولی پروژه تولید این هواپیما برای مسافرت های هوایی معلق شد. البته در 25 ژوئن سال 2000 نیز یک هواپیمای کنکورد در لحظات اول بلند شدن از باند، سقوط کرد و همه مسافران جان باختند. تحقیقات معلوم کرد که خرابی باند پرواز، باعث ترکیدن چرخ های هواپیما شده و موتور، قطعات لاستیک را به داخل می کشد که در نتیجه، مخزن سوخت یکی از موتورها آتش می گیرد.

بعد از این حادثه ناوگان هواپیماهای کنکورد فرانسه و انگلیس از حرکت ایستاد تا سال 2001 که تغییراتی در موتورها و سیستم کنترلی داده شد. حال به جزئیات این هواپیما نگاهی می اندازیم.

کنکورد و دیگر جت های مسافربری

کنکورد از تمام جت های مسافربری دیگر سریع تر و بالاتر پرواز می کند. برای مثال، یک جت بوئینگ 747 در ارتفاع 35 هزار پایی (حدود 10 کیلومتری) با سرعت 900 کیلومتر در ساعت پرواز می کند. در عوض کنکورد در ارتفاع 60 هزار پایی (حدود 18 کیلومتری) با سرعت 2000 کیلومتر در ساعت پرواز می کند. علاوه بر سرعت مافوق صوت و سرعت بالاتر کنکورد، این هواپیما ویژگی های دیگری نیز دارد که آن را از بقیه جت ها متمایز کرده است:

1. طراحی بدنه به شکلی که در هنگام پرواز، مقاومت هوا به کمترین حد خود می رسد و همچنین دماغه آن قابل حرکت است.
2. طراحی موتورها به شکلی که زیر بال ها تعبیه شده اند.
3. مخزن ها سوخت اصلی و کمکی زیاد
4. رنگ انعکاس پذیر بالا

طراحی بدنه

مانند هر هواپیمای دیگر که سرعت پرواز آن به سرعت صوت (343 متر در ثانیه) می رسد، فشار هوای جلوی هواپیما به حدی می رسد که یک دیوار مقاوم در برابر هواپیما ایجاد می کند. برای غلبه بر این مقاومت، طراحی هواپیما بسیار مهم است و باید به گونه ای باشد که بتواند از این دیوار عبور کند. کنکورد از طرح های زیر استفاده کرده است:

• بدنه سوزی شکل
• بال های انحناء دار
• طراحی عمودی دم عقب
• دماغه متحرک

طول بدنه هواپیما 61.7 متر و عرض آن فقط 2.7 متر است. طرح طولانی بدنه، سطح هواپیما را کم کرده تا به راحتی از میان هوا به جلو حرکت کند. بال های نازک و منحنی شکل آن تقریباً به تمام بدنه متصل است. طراحی این بال ها باعث می شود که هواپیما در سرعت های کمتر از سرعت صوت هم بتواند به راحتی تعادل خود را حفظ کند. دماغه بلندی نیز برای کنکورد طراحی شده که کابین خلبان در آنجا قرار دارد. کجی دماغه به بلند شدن هواپیما کمک می کند و به هنگام فرود هم کجی دماغه باعث می شود تا خلبان بتواند باند فرود را به راحتی ببیند.

موتورها

موتورهای کنکورد نیروی لازم را جهت بلند شدن، پرواز و فرود فراهم می کنند. کنکورد چهار موتور جت دارد که هر کدام 18.7 تن نیرو را با سوزاندن 57 لیتر سوخت در هر ساعت تامین می کنند. نوع موتورها در کنکورد با جت های دیگر متفاوت است. موتورهای کنکورد مستقیماً به سطح زیرین بال متصل هستند. این طرح باعث کاهش مقاومت هوا و استحکام موتور در سرعت های مافوق صوت می شود.

موتورهای کنکورد در سرعت های مافوق صوت، سوخت کمکی را در اگزوز با گازهای خروجی می سوزانند تا حداکثر فشار برای شتاب هواپیما بدست آید. این روش عموماً در جت های جنگی بکار می رود.

مخازن سوخت

کنکورد، 17 مخزن سوخت دارد که جمعاً 120 هزار لیتر سوخت می تواند در آن جا بگیرد. سوخت های اصلی در مخازن زیر بال ها و بدنه هواپیما قرار دارند. کنکورد همچنین سه مخزن سوخت کمکی، دو مخزن در جلو و یکی در دُم هواپیما دارد. زمانی که کنکورد به سرعت مافوق صوت می رسد، مرکز ثقل آن به طرف عقب حرکت می کند، در این حالت دماغه به پایین خم می شود. برای حفظ تعادل، سوخت به عقب هواپیما پمپاژ می شود و وقتی سرعت کم شد، سوخت به جلو پمپاژ می شود.

زمانی که کنکورد سریع تر از صوت حرکت می کند، فشار و اصطکاک هوا با بدنه، سطح آن را گرم می کند. حرارت سطح هواپیما به 127 درجه سانتیگراد و دمای سطح دماغه به 91 درجه سانتیگراد می رسد. در این حالت، سطح بدنه هواپیما بسیار داغ است، برای بازتابش و کم کردن گرما، کنکورد یک رنگ سفید با انعکاس پذیری بالا مانند دیگر جت ها روی سطح خود دارد.

بدنه کنکورد از یک آلیاژ آلومینیوم مخصوص ساخته شده که در برابر گرما مقاوم و وزن آن نیز سبک است.

نموداری از ساختار کنکورد را در تصویر زیر می توانید مشاهده کنید. کافی است روی رنگ ها به ماوس حرکت نمایید.

سفری با کنکورد

کنکورد 100 مسافر با تعدادی خدمه (شامل خلبان، کمک خلبان، مهندسان پرواز، نیروهای امنیتی و مهمانداران) را می تواند حمل کند. شما در لندن سوار هواپیما می شوید و منتظر می مانید. هواپیما روشن می شود و روی باند حرکت می کند. دماغه آن به سمت پایین است. موتورهای پرواز با قدرت روشن می شوند، در عرض 30 ثانیه سرعت هواپیما به 362 کیلومتر در ساعت می رسد. به زودی شما به ارتفاع 60 هزار پایی خواهید رسید. در این زمان، دماغه بالا می آید و از دیوار صوتی عبور می کنید. اکنون به بیرون نگاه کنید، می توانید انحنای کره زمین را ببینید. شما در فضای میانی جو قرار دارید. تا کمی استراحت کنید و غذای ساده ای بخورید، لرزش خفیفی احساس می کنید، دماغه پایین می آید و هواپیما آرام به زمین می نشیند. شما در نیویورک هستید!

مقایسه کنکورد با بوئینگ 747

اگر شما کنکورد را با بوئینگ 747 مقایسه کنید، تفاوت هایشان کاملاً مشخص می شود. طول بدنه کنکورد هم اندازه طول هواپیمای 747 می باشد، ولی باریک تر از آن است. بدنه کنکورد کمتر از 10 پا (3 متر) عرض دارد.

بدنه باریک و بلند کنکورد، نیروی پسا را در هنگام پرواز کاهش می دهد. بال های کنکورد باریک و به سمت عقب خم شده و به شکل یک مثلث می باشد. در حالی که بال های هواپیمای 747 یک مستطیل بزرگ است که با یک زاویه ای به بدنه متصل شده است. طراحی بال های کنکورد مزیتی برای پروازهای مافوق صوت است.

کاهش نیروی پسا به علت باریکی و خمیدگی به سمت عقب (با 55 درجه زاویه نسبت به بدنه) آنچنان پایداری را در پرواز به وجود می آورد که دیگر به بال های متعادل کننده افقی روی دُم احتیاج ندارد و این خود باز هم نیروی پسا را کاهش می دهد.

در هواپیماهای زیر صوت، بال های مثلثی شکل می توانند نیروی بالا برنده لازم را جهت پرواز با زاویه مناسب به وجود آورند. این همان چیزی است که کنکورد را با این زاویه باور نکردنی از زمین بلند می کند. کنکورد یک دماغه بلند و سوزنی شکل دارد. این دماغه می تواند تا 13 درجه در لحظه برخاستن و نشستن، بالا و پایین شود تا خلبان باند را بهتر رویت کند. با این بدنه منحصر به فرد، بال های مثلثی شکل و دماغه ای با فناوری پیشرفته به او این اجازه را می دهد تا در سرعت های مافوق صوت بتواند پرواز کند و از فرودگاه های معمولی بتواند از زمین بلند و یا در آن بنشینید.

علاوه بر کنکورد، دیگر هواپیماهای مافوق صوت در حال حاضر طراحی شده اند.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «کنکورد چگونه کار می کند؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله وب سایت HowStuffWorks ترجمه شده توسط بهنام زاده به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.