Avioanele supersonice comerciale s-ar putea întoarce pe cer

După mai mult de 15 ani de la încheierea ultimelor zboruri comerciale supersonice, aeronavele de pasageri care zboară mai repede decât viteza sunetului par să fie desprinse dintr-un viitor îndepărtat.

Cele 14 aeronave Concorde, care au zburat între anii 1976 și 2003, au efectuat zboruri supersonice cu o viteza de trei ori mai mare decât a aeronavelor obişnuite de pasageri, dar companiile aeriene care au deţinut avioanele Concorde nu au obţinut profit de pe urma lor.

Lipsa de profitabilitate a aeronavelor Concorde a fost, de fapt, o consecinţă secundară a vitezei lor.

Concorde. Credit: Wikipedia

Atunci când viteza unei avion depăşeşte viteza sunetului, care este aproximativ egală cu 1.235 km/h, se formează unde de șoc în aer care lovesc solul şi care sunt însoţite de ​​un zgomot puternic, un „boom sonic”. Din acest motiv reglementările federale americane interzic tuturor aeronavelor comerciale să zboare mai repede decât viteza sunetului deasupra uscatului.

Boomul sonic. Credit: Chabacano/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Ca urmare a acestor reglementari, dar şi a cantităţii de combustibil pe care o puteau transporta, aeronavele Concorde au fost utilizate pentru călătoriile transatlantice.

Operarea avionului Concorde era atât de costisitoare încât un bilet între Londra și New York putea costa peste 5.000 de dolari. În consecinţă, Concorde a zburat adeseori cu jumătate din locuri neocupate.

Principalul avantaj al zborurilor supersonice îl reprezintă reducerea timpului de zbor şi ca urmare a progreselor tehnologice recente s-ar putea ca aeronavele supersonice comerciale să devină viabile din punct de vedere economic.

Boomul sonic

O aeronavă care se deplasează prin aer creează unde de presiune care călătoresc cu viteza sunetului. Atunci când aeronava zboară mai repede decât sunetul, undele de presiune se comprimă rezultând o undă de presiune mai puternică, denumită undă de șoc, care poate ajunge la sol..

Forma undelor de șoc din jurul aeronavelor supersonice a fost recent înregistrată în urma unor experimente efectuate de NASA.

Zborurile comerciale sunt reglementate în SUA de către Administrația Federală a Aviației (Federal Aviation Administration-FAA). Pentru a proteja populaţia de boomurile sonice, actualele reglementări din aviaţie interzic zborul deeasupra uscatului a oricărei aeronave comerciale cu o viteză supersonică.

Între timp NASA studiază modalităţi de reducere a boomului sonic în cadrul programului X-59. Obiectivul NASA este acela de a micşora intensitatea undelor de șoc şi găsirea unor modalităţi prin care undele de şoc pot fi împiedecate să ajungă la sol.

Zborurile demonstrative sunt programate să înceapă în anul 2021, iar eventualul succes al proiectului NASA ar putea elimina o barieră importantă în calea zborului supersonic.

Nivelul de zgomot din aeroporturi reprezintă o altă barieră în calea aeronavelor supersonice, deoarece acesta este, de asemenea, reglementat în normele actuale care impun ca aeronavele supersonice să respecte aceleași standarde de zgomot ale aeroportului ca și aeronavele subsonice.

Zgomotul produs de aeronavele Concorde era atât de riidicat încât acestea au primit o excepție de la aceste reguli pentru a putea zbura.

Motor cu reacție. Credit: Jeff Dahl/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Cele mai recente aeronave subsonice folosesc motoare cu reacție foarte mari, care au un randament ridicat. De asemenea, aceste motoare reduc mult nivelul de zgomot în aeroporturilor prin accelerarea unui volum mai mare de aer la o viteză mai mică în comparaţie cu motoarele mai mici.

Noile motoare cu reacţie sunt atât de silențioase încât autoritățile de reglementare din aviaţie au reușit să reducă de două ori nivelul admis de zgomot pe care o aeronavă îl poate produce de când Concorde a încetat să zboare.

În cazul aeronavelor supersonice aceste standarde sunt mult mai greu de respectat, deoarece nu se pot folosi noile motoare cu reacţie de mari dimensiuni care măresc drastic rezistenţa la înaintare la viteze mari.

De asemenea, o viteză mare necesită o cantitate mai mare de combustibil la bordul avionului, care este greu și costisitor. În concluzie, pentru proiectarea aeronavelor supersonice trebuie găsit un compromis între nivelul de zgomot și eficiență.

Inovaţii recente

Unele inovații recente privind reducerea zgomotului produs de aeronavele subsonice ar putea fi utilizate, de asemenea, în cazul aeronavelor supersonice. Printre aceste inovaţii se numără o formă specială a ajutajului de evacuare a gazelor din motor pentru reducerea zgomotului printr-un amestec mai eficient al gazului din motor cu fluxul de aer extern.

Credit: John Crowley/Wikimedia Commons, CC BY-SA

Simulărilor computerizate sunt utilizate, de asemenea, pentru studiul unor noi modele de aeronave cu un nivel scăzut al zgomotului.

De la retragerea aeronavelor Concorde s-au înregistrat progrese tehnologice, dar şi schimbări importante în ceea ce priveşte preferinţele din aviaţia comercială. Mai precis, s-a remarcat o creștere semnificativă a utilizării aeronavelor de afaceri (business jet).

În consecinţă, reintroducerea aeronavelor comerciale supersonice ar putea fi favorizată de dezvoltarea unor aeronave supersonice de mici dimensiuni pentru afaceri. Aceasta este abordarea adoptată de Aerion.

Compania Aerion dezvoltă o aeronavă supersonică de tipul „business jet” în colaborare cu Boeing și Lockheed Martin.

Actualizarea reglementărilor din aviaţie

Cele mai importante reglementari din aviaţie nu s-au schimbat de la epoca Concorde şi ca urmare a deciziei de reactualizare din anul 2018 FAA trebuie să revizuiască regulamentul privind aeronavele supersonice cu privire la boomul sonic și zgomotul din aeroport.

Administrația americană a semnalat că dorește să modifice regulile pentru a facilita zborul comercial supersonic. Un prim pas important implică o simplificare a procesul de testare a aeronavelor supersonice de către FAA.

În opinia mea, interzicerea totală a oricărui zbor deasupra pământului cu o viteză supersonică este mult prea restrictivă. Avioanele care zboară cu o viteză supersonică redusă nu generează un boom sonic foarte puternic.

Pe baza proiectului NASA X-59 s-ar putea realiza aeronave supersonice care produc un boom sonic mult mai slab. Ar fi mai bine să se stabilească o intensitate maxim admisă a boomului sonic pentru a beneficia de avantajele zborului supersonic in condiţiile unui impact negativ minim al boomului sonic.

În plus, reglementările actuale privind zgomotul de pe aeroport, care stabilesc că aeronavele supersonice nu trebuie să fie mai gălăgioase decât avioanele subsonice, impun o povară exagerată dezvoltatorilor de aeronave supersonice.

În primul rând, așa cum am menționat mai devreme, Concorde a marcat un precedent prin considerarea aeronavelor supersonice un caz special. În al doilea rând, mulți ani după reintroducerea lor în trafic, numărul total de aeronave supersonice care vor decola din orice aeroport va fi doar o mică parte din numărul total al aeronavelor din traficul aerian.

De exemplu, într-un studiu realizat pentru compania Aerion se estimează vânzarea a 30 de aeronave supersonice de tipul bussiness jet pe an, timp de 20 de ani. Reglementările din aviaţie ar trebui să se potrivească atât cu ceea ce tehnologia aeronavelor supersonice poate furniza, în mod rezonabil, cât și cu ce vor permite autorităţile aeroportuare.

Chiar dacă la început zborul supersonic va fi accesibil doar unui număr mic de oameni, experiența acumulată în dezvoltarea și exploatarea aeronavelor supersonice va conduce, în mod inevitabil, la noi inovații care vor reduce în timp prețul biletelor și astfel tot mai mulţi oameni vor putea utiliza serviciile de transport aerian cu viteza sunetului.

Traducere şi adaptare după Commercial supersonic aircraft could return to the skies