up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله فراصوت ها PDF
QR code - فراصوت ها

فراصوت ها

رقابت فراصوت ها در پهنه آسمان

همواره اين پرسش مطرح بوده که آيا يک فضاپيماي تجاري روزي خواهد توانست خودش از زمين برخيزد تا خارج از جو به پرواز درآيد و دوباره در باند فرود بنشيند. اين همان هدف کمپاني «Xcor Aero Space» است که با پروژه توليد هواپيماهاي موشکي آغاز شده است.
Rocket -Ez اولين هواپيماي موشکي شخصي است که از آن براي آزمايش فناوري هاي جديد استفاده مي شود. اين هواپيما توسط شرکت Xcor طراحي شده و در اصل نمونه تغيير يافته هواپيماي Long - Ez است که توسط کارخانه هواپيمايي «برت روتان» ساخته شده بود. Long- Ez يک هواپيماي ويژه با بال ثابت است. يعني بال هاي کوچک آن به جاي اينکه در پشت بال هاي بزرگ اصلي قرار داشته باشند، در جلوي بال اصلي قرار گرفته اند. اين خصوصيت ويژه هواپيماهاي موشکي است، ضمن اينکه اين هواپيماها به جاي موتور پروانه يي، به دو موتور موشک با سوخت مايع مجهز است و يک مخزن سوخت اضافي در زير هواپيما و دو مخزن آلومينيومي براي نگهداري اکسيژن مايع در عقب هواپيما دارد.
هر موتور موشک Rocket -Ez مي تواند ۵۰۰ پوند نيرو توليد کند و به نيرويي به بزرگي نيروي توليدي موتورهاي شاتل فضايي احتياج ندارد زيرا به اندازه شاتل، محموله و بار حمل نمي کند. هواپيماهاي موشکي هم مانند شاتل فضايي، سوخت مايع را به صورت کاملاً سرد به اطراف اتاقک هاي احتراق پمپ مي کنند تا گرماي بيش از حد آنها را گرفته و از ذوب شدن شان جلوگيري کنند. انتخاب اکسيژن مايع و الکل به عنوان سوخت هواپيماهاي موشکي چندين مزيت دارد. اين سوخت داراي ايمپالس ويژه ۲۵۰ تا ۲۷۰ ثانيه است. (ايمپالس ويژه مجموع واحدهاي نيرو براي هر واحد سوخت مصرفي است.) در صورتي که سوخت ترکيبي هيدروژن و اکسيژن مايع شاتل، داراي ايمپالس ويژه ۴۵۲ ثانيه است. هر چه زمان ايمپالس طولاتي تر باشد، سوخت کارآمدتري خواهيم داشت و موشک سريع تر به حرکت در مي آيد. به علاوه اين نوع موتور (موتورهاي موشکي) آنچنان نيازمند خنک سازي زياد براي دو مخزن اکسيژن و سوخت نيست و اين امر باعث شده نگهداري و سوخت رساني Rocket -Ez سريع تر و کارآمدتر باشد.
● عملکرد هواپيماهاي موشکي
وقتي خلبان، پرواز با هواپيماهاي موشکي را آغاز مي کند، الکل تحت فشار از مخزن سوخت به موتور موشک فرستاده مي شود. يک پمپ پيستوني هم اکسيژن مايع را به داخل موتور پمپ مي کند. براي اين کار شرکت Xcor در حال ساخت يک پمپ منحصر به فرد است، چرا که توربوپمپ هاي استفاده شده در ديگر موتورهاي موشک، براي Rocket -Ez بسيار بزرگ است. پس از آن احتراق انجام مي شود و گازهاي داغ از دريچه موشک در عقب هواپيما به بيرون فرستاده مي شوند و نيرو توليد مي کنند. تقريباً ۲۰ ثانيه زمان نياز است تا اين هواپيماي موشکي در هنگام کار کردن هر دو موتور که موجب توليد ۸۰۰ پوند نيرو مي شود، پس از طي ۵۰۰ متر از باند فرودگاه عمل تيک آف (برخاستن) را انجام دهد. تيک آف، پرواز و فرود Rocket -Ez همانند هواپيماهاي معمولي است ولي چند ويژگي منحصر به فرد هم دارد،
موتور موشکي پس از حدود دو دقيقه، سرعت هواپيما را به ۵ ۰ ماخ (نصف سرعت صوت) مي رساند. اين در حالي است که هواپيماهاي معمولي که از اندازه و نوع مشابه آن است (مثل Long - Ez) هرگز به چنين سرعتي نمي رسند و فقط هواپيماهاي جت چنين سرعتي دارند.
Rocket -Ez تا به حال ۱۵ پرواز آزمايشي مختلف را با موفقيت پشت سر گذاشته است. اين هواپيما همچنين توانايي هاي خود را در نمايش هاي هوايي مختلف از جمله مسابقات موشک رالي (Leadingedge) در سال ۲۰۰۶ در نيومکزيکو اثبات کرده است. زماني که هواپيماي موشکي ساخته و شناخته شد، کسي به فکر استفاده شخصي از آن نبود، بلکه تنها يک نمونه براي آزمايش فناوري هاي جديد به حساب مي آمد.
هواپيماي موشکي يک حسگر آتش فرابنفش در درون موتور دارد که خلبان را از وجود هرگونه آتش سوزي در موتور آگاه مي کند. همچنين دو مخزن بزرگ محتوي هليم فشرده به عنوان آتش خاموش کن در آن وجود دارد. جالب اينکه هر کدام از موتورهاي Rocket -Ez، سيستم کنترل مخصوص به خود را دارند و مي توان هر کدام از آنها را جداگانه خاموش يا روشن کرد. هواپيماي موشکي حتي توسط يک موتور هم مي تواند پرواز کند. همچنين هر کدام از موتورها داراي حسگري است که خلبان را از تمام شدن سوخت موتور آگاه مي کند. خلبان در صورت نياز مي تواند فشار هواي هر دو مخزن را تنظيم مجدد کند يا حتي سوخت آنها را از مخزن هايشان خارج کرده و به جو بريزد. خلبان مي تواند در صورت بروز آتش سوزي در يکي از موتورها، از ورود سوخت به هر يک از آنها جلوگيري کند. ضمن اينکه هواپيماي موشکي داراي سيستمي است که در مواقع اضطراري مي تواند خلبان را از هواپيما خارج کند. تمامي اين خصوصيت هاي امنيتي در هواپيما با موفقيت آزمايش شده اند.
● مسابقات موشک ها و Xerus
Rocket -Ez آخرين پروازهاي خود را براي آزمايش تکنولوژي هاي جديد هواپيماهاي موشکي انجام داده و اکنون کمپاني Xcor، فعاليت خود را روي دو پروژه ديگر آغاز کرده است؛ ايجاد و توسعه مسابقات موشک ها و يک فضاپيما به نام Xerus. پروفسور «پيتردايا مانديس» بنيانگذار موسسه X-Prize به همراه «گرنجر واتيلو» ليگ مسابقات موشک (RRL) را تاسيس کرده اند. اين دو براي ليگ موشک خود، همانند مسابقه هاي اتومبيلراني پوشش گسترده تلويزيوني و شمار بالاي تماشاگران را متصور هستند. شرکت کنندگان در مسابقه که خلبانان هواپيماهاي موشکي هستند، در مسيري دو مايلي (۵ ۳ کيلومتري) و ارتفاع ۵ هزار پا از سطح زمين، به رقابت با يکديگر خواهند پرداخت. تماشاگران، هواپيماها را در حال پرواز در نمايشگرهايي در مسيرهاي مجازي که توسط شرکت «Sport Vision» ساخته شده اند، مشاهده خواهند کرد. ليگ مسابقات موشکي موجب توسعه فناوري هاي جديد شرکت هاي خصوصي خواهد شد و نسل جديدي از متخصصان موشک را به وجود خواهد آورد. جايزه اين مسابقات هم شامل يک گذرنامه VIP يک ساله براي تمام ليگ هاي مسابقات موشک خواهد بود.
● توليد فضاپيماها
پروژه بعدي شرکت Xcor ساخت يک هواپيماي فضايي زيرمداري (يعني مي تواند در فضاي پاييني مدار زمين به پرواز درآيد) به نام Xerus است. امروزه افراد زيادي در جهان خواستار اين هستند تا در ازاي پرداخت مبلغ نسبتاً بالايي به فضاي خارج از جو رفته و بي وزني را تجربه کنند. ولي نمي توانند براي اين سفر ۲۰ ميليون دلار هزينه کنند. با يک پرواز Xerus تا نزديکي هاي مدار زمين در ارتفاع صد کيلومتري مي توان سه دقيقه بي وزني را تجربه کرد. استفاده از Xerus که هم ارزان قيمت و هم قابل استفاده مجدد است، سود کلاني را در صنعت توريسم فضايي نصيب شرکت Xcor خواهد کرد. اين هواپيماي فضايي را مي توان به عنوان اولين مرحله ارسال ميکروماهواره ها به همراه تجهيزات کوچک شان به فضا به خدمت گرفت. اين روش به مراتب ارزان تر و به صرفه تر از استفاده از موشک هاي «multi-stage» اختصاصي يا شاتل فضايي خواهد بود. اين هواپيماي فضايي از چندين موتور قدرتمند براي رسيدن به ارتفاع ۶۵ کيلومتري زمين استفاده مي کند و سپس بدون اعمال نيرو از طرف موتور، تا ارتفاع ۱۰۰ کيلومتري به پرواز درمي آيد. ضمن اينکه به سرعت چهار ماخ هم دست پيدا مي کند که حدود ۱۰ برابر سريع تر از Rocket -Ez است و مي تواند مانند يک هواپيماي معمولي نشست و برخاست کند. پس از به اتمام رسيدن پروژه xerus، شرکت Xcor برنامه يي براي انجام ۲۰ پرواز با آن تدارک خواهد ديد.
● هواپيماهاي موشکي در طول تاريخ
در زمان جنگ جهاني دوم آلمان ها چندين هواپيماي موشکي مجهز به موتور جت توليد کردند. آن هواپيما به سرعت ۹۶۰ کيلومتر در ساعت دست مي يافت که بسيار نزديک به سرعت صوت است. شوروي سابق هم چند هواپيماي موشکي را آزمايش کرد و ژاپني ها حتي يک بمب افکن به نام «kamikaze» که از موشک نيرو مي گرفت را توليد کردند. پس از جنگ جهاني دوم هواپيماهاي موشکي به صورت آزمايشي براي آزمايش نحوه عملکرد هواپيماها در سرعت هاي هايپرسونيک (سرعت هاي مافوق صوت) به کار گرفته شدند. چاک بيگر اولين کسي بود که توانست در ۱۴ اکتبر ۱۹۷۴ با هواپيماهاي موشکي BeLLx۱ ديوار صوتي را بکشند. شايد معروف ترين هواپيماي موشکي جهان هواپيماي X-۱۵ ناسا باشد. اين هواپيما براي انجام تحقيقات در زمينه هاي آيروديناميک پايداري، کنترل پرواز، سيستم هاي گرمايش و تاثيرات فيزيولوژيکي سرعت هاي بالا به کار گرفته شد. X-۱۵ حدود ۲۰۰ پرواز در سال هاي بين ۱۹۵۹ تا ۱۹۶۸ انجام داد و به ارتفاع ۳۵۵۲۰۰ پا و سرعت ۵ ۶ ماخ دست يافت که يک رکورد براي پروازهاي هواپيماهاي سرنشين دار هايپرسونيک محسوب مي شود. در نهايت اطلاعات به دست آمده از اين پروازها هم در برنامه ساخت آپولو، شاتل فضايي و ديگر فضاپيماها استفاده شد.

فرو صوت و فراصوت: موج هاي صوتي را برحسب بسامد آن ها به سه گروه تقسيم مي كنند: صوت:به موج هاي صوتي كه بسامد آن ها در حدود 20 تا 20000 نوسان در ثانيه با ...

امواج صوتي ، امواج مکانيکي طولي هستند. اين فيزيک امواج ميتوانند در جامدات ، مايعات و گازها منتشر شوند. ذرات مادي منتقل کننده اين فيزيک امواج ، در راست ...

امواج صوتي ، امواج مکانيکي طولي هستند. اين فيزيک امواج مي‌توانند در جامدات ، مايعات و گازها منتشر شوند. ذرات مادي منتقل کننده اين فيزيک امواج ، در راس ...

ريشه لغوي كلمه سونوگرافي از لفظ لاتين sound به معني صوت و نيز graphic به معني شكل و ترسيم گرفته شده و ultrasound از ultra به معني ماورا و نيز sound به ...

امواج صوتي ، امواج مکانيکي طولي هستند. اين فيزيک امواج مي توانند در جامدات ، مايعات و گازها منتشر شوند. ذرات مادي منتقل کننده اين فيزيک امواج ، در راس ...

هليم ، عنصر شيميايي است که در جدول تناوبي با نشان He و عدد اتمي ۲ وجود دارد. هليم که گاز بي اثر بي رنگ و بي بويي است، داراي پايين ترين نقطه جوش در ميا ...

● واژه سونار به چه معناست؟ SONAR = Sound Navigation And Ranging سونار = ناوبري و تشخيص فاصله توسط صوت ▪ تعريف سونار: تکنولوژي است که با استفاده از انت ...

فيزيک علم شناختن قانون هي عمومي و کلي حاکم بر رفتار ماده و انرژي است. کوشش هي پيگير فيزيکدانان در اين راه سبب کشف بسياري از قانون هي اساسي، بيان نظريه ...

دانلود نسخه PDF - فراصوت ها