پیشرانه هیبریدی هرموس؛ تلاش برای ساخت هواپیما با سرعت ماخ ۴

شرکت امریکایی هرموس قصد دارد محصولی با سرعت ماخ ۴ یعنی چهاربرابر سرعت صوت تولید کند و رکورد سریعترین هواپیمای جهان، بلک برد SR-71، را بشکند.

 بلک برد در سال ۱۹۷۶ موفق به ثبت سرعت ۳.۳ ماخ شد. موتور هیبریدی جدید هرموس که با نام «کیمِرا» شناخته می‌شود توان تغییر حالت از توربوجت سرعت پایین به حالت رم‌جت سرعت بالا را دارد.

این شرکت آمریکایی با کمک مالی نیروی هوایی ایالات‌متحده درحال کار روی یک پرنده جاسوسی جدید با طراحی مشابه تیر دارت است که می‌تواند از هر هواپیمای دیگری سریع‌تر شتاب بگیرد. این کمک مالی در سال ۲۰۲۱ به حساب این شرکت واریز و سرعت توسعه محصولاتش را به‌شکل چشمگیری افزایش داد. هرموس مدعی شده که درحال کار برای شکستن سرعت هواپیماهای تنفس‌طبیعی در سال آینده است.

این شرکت برای دستیابی به این هدف به موتوری مشابه موتور بلک برد نیاز دارد؛ یک پیشرانه هیبریدی که در دو فاز حرکت می‌کند. زمانی که نوبت به سرعت ماورای صوت برسد، هواپیما به جت‌هایی موسوم‌به رم‌جت نیاز دارد که فاقد پره‌های توربین است و با استفاده از گرادیان فشار کار خود را انجام می‌دهد؛ بنابراین رم‌جت برای ایفای نقش خود به جریان هوا نیاز دارد که در سرعت‌های بالا تامین می‌شود و در راه‌اندازی اولیه هواپیما بی‌استفاده به شمار می‌رود.

نیروی پیشران رم‌جت در سرعت‌های زیر ۰.۵ ماخ تقریبا برابر صفر است و زیر سرعت ۳ ماخ به بازدهی بالاتر از یک توربوجت عادی نخواهند رسید.

پس گزینه استفاده از موتور هیبریدی وارد داستان می‌شود. هرموس پیشرانه‌ای را توسعه داده که در سرعت‌های بالا از رم‌جت و در سرعت‌های پایین از یک توربوجت عادی با اتصال به مجزای یکسان با رم‌جت سود می‌برد. این توربوجت در حالت ایستادگی کامل یک کاربرد دارد و می‌تواند هواپیما را روی باند حرکت داده و سپس به پرواز در بیاورد. موتور توربوجت تا پیش از رسیدن به سرعت ۳ ماخ همچنان فعالیت خواهد کرد.

با دستیابی به سرعت ۳ ماخ، ورودی‌ها توربوجت را از هوا محروم و آن را به سوی رم‌جت هدایت خواهند کرد. رم‌جت هم با فشرده‌سازی هوا (بدون کمپرسور) و شعله‌ورسازی آن هواپیما را به سرعت‌های بالاتر می‌رساند.

تیم مهندسی هرموس، سال گذشته موتور کیمرا را به آزمایشگاه توربوماشین «Notre Dame» بردند و آن را در مرکز تست مخصوص ماخ‌های بالا روی یک پایه نصب کردند تا سرعت ماخ ۴ را شبیه‌سازی کنند. مهندسان برای کاهش هزینه سرسام‌آور برق موردنیاز برای این آزمایش، آن را در نیمه‌شب‌ها انجام می‌دادند. این تیم به‌مدت ۵ ماه روی موتور کار کرد تا سرانجام هرموس اعلام کرد که به تغییر وضعیت پایدار از توربوجت به رم‌جت دست یافت. هم‌بنیان‎گذار هرموس و مدیر ارشد فناوری این شرکت، «گلن کِیس»، می‌گوید:

مرکز تست نوترادام به ما اجازه داد تا شرایطی مشابه پرواز واقعی را ایجاد کنیم. انجام این تست‌ها روی زمین به کاهش ریسک پرواز سال آینده هواپیمایمان در آسمان کمک می‌کند.

مدیریت این مرکز تست پیشرفته، «جاشوآ کامرون»، می‌گوید:

ما مفتخرم که هرموس این مرکز را به‌عنوان همکار برنامه تست خود انتخاب کرده است.

کامرون که خود دانشیار دپارتمان مهندسی مکانیک و هوافضای نوترادام محسوب می‌شود افزود:

من همچنین به تیم خود برای کار و توسعه مرکز و اجرای موفق تست‌ها در برنامه محدود افتخار می‌کنم.

هرموس علاوه‌بر ساخت پرنده جاسوسی «کوارترهورس» درحال برنامه‌ریزی برای ساخت یک پلتفرم هواپیمای بزرگ‌تر است که با موتور بزرگ‌جثه «پرت اند ویتنی F100» متعلق به جنگنده F16 به پرواز درخواهد آمد. این پرنده برای پرواز پایدار در سرعت ۵ ماخ طراحی خواهد شد تا ایالات‌متحده را به سطحی از برتری هوایی برساند که تاکنون هیچ کشور دیگری به آن نرسیده است.

هرموس هدف نهایی خود را کاربردهای نظامی نمی‌‌داند. این شرکت برنامه نهایی‌اش را در این مرحله، تولید هواپیمایهای هایپرسونیک و ماروای صوت مسافربری و تجاری با سرعت ۵ ماخ می‌داند که از بدنه آلیاژی تیتانیومی و گستره مسافت قابل‌پیمایش ۷۴۰۰ کیلومتر سود خواهند برد و ۲۵ سرنشین را در تمام ۱۲۵ مسیر هوایی فرا اقیانوسی جابه‌جا خواهند کرد.

این برنامه که با نام «هالیکن» شناخته می‌شود مسیر شهرهای مشهور پاریس تا نیویورک را تنها درعرض ۹۰ دقیقه خواهد پیمود و به ارتفاعی حدود ۲۷.۵ کیلومتر بالاتر از سطح دریا که از ارتفاع پرواز بلک برد مشهور نیز بالاتر است، خواهد رسید. هواپیمای هالیکن که از هر هواپیمای تجاری کنونی پنج برابر سریع‌تر خواهد بود و با وضعیت کنونی امکان ساخت ندارد کمی خیال‌پردازانه به شمار می‌رود. پیش از این هم شرکت‌هایی چون «اریون» در تلاش بودند که با سرمایه ۱۰ میلیارد دلاری‌شان پرنده‌های مسافربر ۵۰ نفری با سرعت ۱.۴ ماخ بسازند اما موفق نشدند.

نکته مهم در این تغییر از سیستم‌های نظامی و استفاده از فناوری آن‌ها در هواپیماهای تجاری، سطح دشواری این کار است چراکه با مسائل قانونی و جان بسیاری از مسافران و تولیدانبوه سروکار دارد.

شرکت هرموس از زمان تاسیس خود در سال ۲۰۱۸ پیشرفت‌های چشمگیری داشته و با وجود اینکه یک شرکت نوپا محسوب می‌شود و تیم جوانی هم دارد اما اهداف بزرگی را دنبال می‌کند. آن‌ها بالاترین حد مهندسی را در نظر گرفته‌اند و کسی نمی‌داند که واقعا تا چه اندازه در رسیدن به آن هدف موفق خواهند شد!