حلقت طائرة تابعة للخطوط البريطانية عام 1996 من نيويورك إلى لندن خلال ساعتين و53 دقيقة محققة بذلك الرقم القياسي. إلا أن المسافرين على ذات المسار في أيامنا هذه يمكنهم أن يتوقعوا أن يقطعوا ذات المسافة خلال 6 ساعات، أي ضعف الزمن. ولذا، في عالم يصبح كل شيء فيه أسرع، لماذا تخلفت الرحلات الجوية التجارية عن الرَّكب؟
In 1996, a British Airways plane flew from New York to London in a record-breaking two hours and 53 minutes. Today, however, passengers flying the same route can expect to spend no less than six hours in the air— twice as long. So why, in a world where everything seems to be getting faster, have commercial flights lagged behind?
بدأت طائرة الكونكورد -المصنوعه من قبل فرنسا وبريطانيا- بنقل الركاب خلال سبعينيات القرن الماضي. السفر بين وجهات مثل نيويورك وباريس والبحرين وسنغافورة، بسرعة أكثر من 2000 كيلومتر في الساعة، أكثر من ضعف سرعة الطائرة العادية. ومع ذلك، كان هذا أسرع بحوالي 800 كيلومتر في الساعة من سرعة الصوت. وأوجد هذا مشكلة مفاجأة للناس على الأرض. عندما يتحرك جسم ما بسرعة أسرع من الصوت، تتولد موجة صدمة متحركة مستمرة تعرف باسم دوي جدار الصوت. ينتج عن هذا ضجيج عالٍ ومفزع، بالإضافة إلى اهتزاز النوافذ بشدة وتحرك أجزاء من المباني من مكانها. وبما أن الطائرة تستطيع التحليق على ارتفاع 15 كيلومترًا يمكنها أن تؤثر على منطقة على الأرض قطرها 80 كيلومترًا أسفلها، فإن شكاوى ومخاوف الساكنين على مسار رحلات الكونكورد جعل طيرانها يقتصر على مسارات فوق المحيط.
The British-and-French-made Concorde began shuttling passengers across the sky in the 1970s. Jetting between destinations like New York, Paris, Bahrain, and Singapore, it clocked in at over 2,000 kilometers per hour, more than twice the speed of a normal airliner. However this was also about 800 kilometers per hour faster than the speed of sound. And that created a surprising problem for people on the ground. When an object moves at supersonic speed, it generates a continuous moving shockwave known as a sonic boom. This produces a loud, startling noise, as well as rattling windows and dislodging structural elements of buildings. Since a plane flying at an altitude of 15 kilometers can affect an area with an 80 kilometer diameter on the ground below, complaints and concerns from residents in the Concorde’s flight path restricted it to mostly ocean routes.
أدت تلك العوائق بالإضافة إلى متطلبات هندسية ووقود، لجعل الرحلات الأسرع من الصوت مكلفة للغاية لكل من المسافرين وشركات الطيران. رحلة واحدة عبر الأطلسي ذهابًا وإيابًا يمكن أن تتجاوز تكلفتها 10 آلاف دولار اليوم. كما أن الضغط الإضافي على شركات الطيران بسبب انخفاض الطلب على السفر بعد أحداث الـ11 من سبتمبر، أصبح الاستمرار على ذات النمط صعبًا ما أدى لإحالة الكونكورد للتقاعد عام 2003.
Because of these restrictions and other fuel and engineering requirements, supersonic flights turned out to be very expensive for both airlines and passengers. A single transatlantic round-trip could cost the equivalent of more than $10,000 today. With additional strain on the airline industry due to decreased demand for flights after September 11th, 2001, this became unsustainable, and the Concorde was retired in 2003.
لذلك الرحلات الجوية فائقة السرعة، لم تكن رحلات تجارية عادية. وحتى عندما نعتقد أن التقدم في تكنولوجيا الطيران سيجعل من رحلات الطيران السريعة أقل تكلفة، هذا الاعتقاد ليس صحيحًا بالضرورة. أحد أكبر المخاوف هو استهلاك الوقود. أصبحت المحركات النفاثة أكثر اقتصادًا على مر العقود حيث تأخذ كميد أكبر من الهواء محققة قدرة دفع أكبر ما يمكنها من السفر مسافة أكبر لكل لتر من الوقود. إلا أنه يمكن تحقيق هذا الاقتصاد فقط على سرعات تصل لغاية 900 كيلومتر في الساعة وهو أقل من نصف سرعة الكونكورد. زيادة السرعة أكثر من ذلك يؤدي لاستهلاك هواء ووقود أكثر لكل كيلومتر. مازالت رحلة عادية عبر الأطلسي تستهلك ما يقارب 150,000 لتر من الوقود، وهو ما يمثل أكثر من 20% من تكاليف شركة الطيران الكلية. لذا، أي انخفاض في استهلاك الوقود وزيادة في سرعة الطيران سيؤدي لزيادة كلا من تكاليف الرحلة والتأثير البيئي.
So even when superfast flights existed, they weren't standard commercial flights. And while we might think that advances in flight technology would make fast flights less expensive, this hasn’t necessarily been the case. One of the biggest concerns is fuel economy. Over the decades, jet engines have become a lot more efficient, taking in more air and achieving more thrust— traveling further for every liter of fuel. But this efficiency is only achieved at speeds of up to around 900 kilometers per hour— less than half the speed of the Concorde. Going any faster would increase air intake and burn more fuel per kilometer flown. A standard transatlantic flight still uses as much as 150,000 liters of fuel, amounting to over 20% of an airline’s total expenses. So any reduction in fuel economy and increase in speed would significantly increase both flight costs and environmental impact.
ماذا عن جعل الطائرة أسرع دون استهلاك المزيد من الوقود؟ تعديل الزاوية التي يتصل بها الجناح بجسم الطائرة بحيث يصبح أكثر قربا من الجسم يمكن أن يجعل الطائرة أسرع من خلال تقليل عامل الجر الديناميكي الهوائي. لكن هذا يعني أن الأجنحة يجب أن تكون أطول لتحقيق نفس المسافة بين الأجنحة، وهذا يعني استخدام مواد أكثر ووزن أكبر وهو ما يعني بالمقابل استهلاك أكثر للوقود. لذا، بالرغم من أنه يمكن تصميم الطائرات لتكون أكثر سلاسة لدينماكية الهواء، إلا أن هذا سيجعلها مكلفة أكثر. بالعموم، فإن شركات الطيران وجدت أن طلب الزبائن على الرحلات السريعة لا يكفي لتغطية هذه التكاليف.
What about ways to make a plane faster without burning lots of fuel? Adjusting the wing sweep, or the angle at which wings protrude from the fuselage, to bring the wings closer in can make an aircraft faster by reducing aerodynamic drag. But this means the wings must be longer to achieve the same wingspan, and that means more materials and more weight, which in turn means burning more fuel. So while airplanes could be designed to be more aerodynamic, this would make them more expensive. And generally, airlines have found that customer demand for faster flights is not sufficient to cover these costs.
ولذا، في أثناء قيام الطائرات العسكرية بالتحليق بسرعات مرتفعة فوق الماء وعلى ارتفاعات شاهقة، تبدو تجربة الطيران المدني الأسرع من الصوت كتجربة قصيرة وفاشلة. إلا أن الاكتشافات الأخيرة قد تجعلها مجدية مرة أخرى. أثبتت أبحاث من كل من وكالتي ناسا وداربا أن تعديل شكل الطائرة يمكن أن يقلل دوي جدار الصوت بمقدار الثلث. تمديد أنف الطائرة بما يشبه مسمارًا طويلًا يمكن أن يقسم الدوي الناتج لأجزاء صغيرة بينما يقترح تصميم آخر وجود زوجين من الأجنحة ما ينتج عنها موجات تلغي احداها الأخرى. كما قد تساعد ابتكارات تكنولوجية أخرى في مسألة الاقتصاد في الطاقة من خلال وقود بديل أو صناعي أو حتى طائرات هجينة كهربائية. قد يتبين فيما بعد أن العقود السابقة من الطيران المنتظم كانت مجرد استراحة قصيرة.
So while military aircraft conduct high speed flights over water and at high altitudes, supersonic commercial flights seemed like a brief and failed experiment. But recent advances may make them feasible again. Research by NASA and DARPA has shown that modifying an aircraft’s shape can reduce the impact of its sonic boom by 1/3. Extending the nose with a long spike can break the shockwave into smaller ones, while another proposed design features two sets of wings producing waves that cancel each other out. And new technologies may solve the energy efficiency problem with alternative and synthetic fuels, or even hybrid-electric planes. It may yet turn out that the last few decades of steady flying were just a brief rest stop.