إن الطائرات آلات رائعة ولكن على الرغم من ذلك، يتم ملاحظة بالتأكيد الضوضاء العالية التي تصدرها، اذن ما هي الطائرات ذات الصوت العالي؟ وما أسبابه؟ هذا ما سيتم الحديث عنه في هذا المقال، حيث يُعزى الضجيج الذي تصدره الطائرة بشكل رئيسي إلى شيئين، الهواء المتدفق فوق سطح الطائرة والضوضاء الناتجة عن تشغيل المحركات.
ما هي الأسباب التي تؤدي إلى جعل صوت الطائرة مرتفع
بشكل عام، تصدر جميع الطائرات ضوضاء إلى حد ما، فلا يهم إذا كانت طائرة شراعية أو نفاثة متعدد المحركات، ولفهم سبب إصدار الطائرات لكثير من الضوضاء بشكل أفضل، سوف نلقي نظرة سريعة على أسباب ضوضاء الطائرات.
- تدفق الهواء فوق سطح الطائرة: أثناء الطيران، عندما يمر الهواء فوق سطح الطائرة، فإنه يخلق احتكاكًا يؤدي إلى تدفق الهواء المضطرب، ويتسبب التدفق المضطرب للهواء في حدوث موجات صوتية ترتفع صوتها كلما زادت سرعة تحليق الطائرة، وهذا هو السبب الرئيسي وراء استمرار إنتاج الطائرات الشراعية لبعض الضوضاء، على الرغم من عدم وجود محركات لها، ومع استمرار الطائرة في التحليق بشكل أسرع واقترابها من سرعة الصوت (سرعات تفوق سرعة الصوت).
ويبدأ الهواء الموجود مباشرة أمام الطائرة (والذي يكون عادةً رقيقًا بسرعات دون سرعة الصوت) في الانضغاط وبناء الضغط، وعندما تصل الطائرة إلى سرعة الصوت، ينتقل هذا الضغط المتراكم إلى مقدمة الطائرة مشكلاً موجة عالية الضغط، وبمجرد تجاوز الطائرة لسرعة الصوت وكسر حاجز الصوت، تخترق موجة الضغط وتصدر ضوضاء صاخبة تسمى الدوي الصوتي.
- الضوضاء من تشغيل محركات الطائرة: تحدث ضوضاء المحرك عادةً بسبب الأجزاء المتحركة داخله وهواء العادم الساخن الذي يغادر المحرك بسرعات عالية ويتفاعل مع الهواء الخارجي الساكن، مما يتسبب في حدوث احتكاك ويعتمد مدى ارتفاع صوت الطائرة على عدة عوامل، مثل نوع المحرك وحجمه وسرعته وما إلى ذلك.
وتحتوي المحركات الحديثة على نظام تجاوز يمزج بين غازات العادم سريعة الحركة والهواء البارد المتسارع قليلاً قبل مغادرة المحرك، وهذا يجعلها أكثر هدوءًا من الطائرات السابقة التي لا تحتوي على هذه التقنية.
- آثار الظروف الجوية على الطائرة: تلعب الظروف الجوية أيضًا دورًا في مدى ارتفاع صوت ضجيج الطائرات، على الرغم من أن هذا ليس نتيجة للطائرة نفسها، حيث تلعب درجة الحرارة والرطوبة والغطاء السحابي والمطر واتجاه الرياح دورًا في مقدار ضوضاء الطائرات التي نسمعها، ويعتمد مدى سهولة أو صعوبة حركة الموجات الصوتية في الهواء على كيفية تأثير الطقس على صدى الصوت.
أنواع الطائرات ذات الصوت المرتفع
يُعرف الطيران بكونه وسيلة نقل فعالة للغاية، على الرغم من أنه الأكثر إسهامًا في ضوضاء الصوت، ومع التكنولوجيا الحديثة، تركز معظم الطائرات التي يتم إنتاجها اليوم على الحد من ضجيجها، ولكن كان هناك عدد قليل من الطائرات البارزة التي صنعت لنفسها اسمًا لكونها الأعلى صوتًا ومنها:
طائرة XF-84H ثندر سكريتش أو طائرة صرير الرعد
يصور معظم الناس على أنها أكثر طائرة لها صوت مرتفع تم تصنيعها على الإطلاق، وحتى يتم عرضها في موسوعة جينيس للأرقام القياسية، وإنه تم الإبلاغ عن أن هذه الطائرة تسببت في حدوث نوبات، وكانت محركاتها عالية جدًا لدرجة أنه كان لا بد من استخدام طرق بديلة للاتصال من قبل الطاقم على الأرض، مما أطلق عليها لقب (Thunderscreech) أو (Mighty Ear Banger) أو طائرة صرير الرعد.
وكانت طائرة تجريبية مقاتلة وقامت بأول رحلة لها في يوليو 1955، حيث تم تصميم هذه الطائرة ذات المحرك التوربيني للجيش الأمريكي وبدلاً من أن يتم تزويدها بمحرك نفاث، كان محركها يتألف من محرك توربيني مقترن بشفرات المروحة الأسرع من الصوت، وكان يُفترض أن قوتها المطلقة لديها القدرة على تحطيم الرقم القياسي لسرعة الطيران الذي تحدده أي طائرة تعمل بالمروحة.
ولكن بسبب مشاكل الكفاءة التي واجهتها وعدم قابليتها للتطبيق، لم يحدث هذا أبدًا، وتم إيقافها بعد إنتاج طائرتين فقط، وتحركت المروحة الثابتة السرعة المثبتة في المقدمة بسرعات أعلى من سرعة الصوت، عند حوالي 1.18 ماخ (905 ميل في الساعة 1،457 كم/ساعة)، ويمكن رؤية موجات الصدمة تتشكل عند أطراف الشفرات، مما يؤدي إلى حدوث دوي صوتي يمكن سماعه من على بعد أميال.
وعلاوة على الدفع الذي يوفره المحرك التوربيني، تم تركيب جهاز احتراق إضافي، مما زاد من قوة الطائرة، وعلى الرغم من أن الحارق اللاحق لم يستخدم أبدًا، وتم تزويد الطائرة بدورات انعراج ظهرية لمنعها من الانحناء بسبب تأثير الشفرة غير المتماثل، مما يتسبب في ابتعاد مركز الدفع عن مركز الطائرة بزوايا هجوم عالية.
وأدى عزم الدوران القوي من شفرات المروحة وتدفق الهواء الأسرع من الصوت عند الشفرات إلى زعزعة استقرار الطائرة لدرجة أن الشركة المصنعة اضطرت إلى تجربة ميزات تصميم مختلفة، مثل تحريك مدخل المحرك الأيسر للأمام وإعادة تصميم الجانب الأيمن وتركت اللوحات ذات التشغيل التفاضلي، فقط لمواجهة تأثيرات عزم الدوران الهائل.
طائرة توبوليف TU-95 بير
أنتج الاتحاد السوفيتي هذه الطائرة الكبيرة ذات المروحة التوربينية لأول مرة في عام 1952 باعتبارها قاذفة استراتيجية ثقيلة، ولقد تم إنتاج أكثر من 500 وحدة حتى الآن، وتعمل أربعة محركات من طراز (Kuznetsov NK-12) على تشغيلها، حيث يقترن كل محرك بمراوح ثنائية الدوران ذات أربع شفرات.
ويمنح كل محرك من محركات هذه الطائرة قوة تبلغ 15000 حصان (11000 كيلو واط)، وتم التخلص من خيار اختيار المحركات المكبسية لأنها لم تتمكن من توفير الطاقة الكافية لهذه الطائرة الكبيرة، كما أن خيار استخدام المحركات النفاثة لم يكن قابلاً للتطبيق لأنه يستهلك الكثير من الوقود لتقديم النطاق المطلوب.
وعندما تقرر استخدام المحركات التوربينية، والتي تمثل توازنًا بين الاثنين وكانت أقوى من المحركات المكبسية ولكن بمدى أكبر من المحركات النفاثة، وكانت الخطة الأصلية لهذه لطائرة هي أن تكون قادرة على الطيران لمسافة 5000 ميل (8000 كم) دون الحاجة إلى التزود بالوقود وتحمل وزن إجمالي يبلغ 24000 رطل (11000 كجم).
وهي مسافة بعيدة كافية لحمل الأسلحة النووية إلى النقاط المستهدفة، وتعتبر واحدة من الطائرات ذات الصوت العالي، حيث تدور رؤوس شفرات المروحة بشكل أسرع من سرعة الصوت، مما ينتج عنها موجات صدمية وبالتالي توليد دوي اختراق صوتي، ويخلق تدفق الهواء المضطرب بين المروحة الدوارة المعاكسة صوتًا أزيزًا عميقًا بصوت عالٍ يمكن سماعه بواسطة طاقم الطائرة،
طائرة أفرو فولكان
كانت أفرو فولكان طائرة قاذفة استراتيجية أنتجت في المملكة المتحدة بين عامي 1956 و 1984 لاستخدامها من قبل القوات الجوية الملكية، وكانت محبوبةً من قبل الجمهور بسبب ضوضاء العواء المميزة أثناء العروض الجوية، وعلى الرغم من وجود طلب على الطائرات عالية السرعة، إلا أنه لم يكن هناك سوى القليل من المعلومات المتوفرة حول الرحلات عالية السرعة في ذلك الوقت.
وتم إجراء التجارب والأبحاث، مما أدى إلى تصميم جناح دلتا، مما جعل الطائرة أسهل في التحكم بسرعات عالية، وكانت طائرة فولكان المزودة بمحركات تعمل بالطاقة النفاثة، أول طائرة مقاتلة في العالم تستخدم أجنحة على شكل دلتا، على الرغم من إنتاجها لأجل القتال وتصميمها لحمل أسلحة نووية، لم يكن لدى الطائرة هذه أسلحة دفاعية مجهزة.
ولقد اعتمدت على قدرتها على الطيران على ارتفاعات عالية وسرعات عالية لتفادي اعتراضات العدو، وعلى مر السنين، تمت ترقية محركاتها عدة مرات، لكن الشركة المصنعة استقرت على محركات نفاثة ثنائية البكرة من بريستول أوليمبوس، حيث ينتج كل محرك من المحركات الأربعة قوة دفع تبلغ 11000 رطل (49 كيلو وات).
طائرة F-16
F-16 هي طائرة مقاتلة متعددة المهام تحظى بشعبية كبيرة، حيث تم إنتاج أكثر من 4600 وحدة منذ الموافقة عليها في عام 1976 حتى الآن، إنها تخدم القوات الجوية للولايات المتحدة، وقد مضى قدمًا ليتم وضعها في الخدمة في 25 دولة أخرى لأغراض عسكرية، مما جعلها أكثر الطائرات ذات الأجنحة الثابتة عددًا في العالم في الاستخدام العسكري.
وتُعد طائرة F-16، المُفضلة لتعدد استخداماتها وقدرتها العالية على المناورة، فهي طائرة عالية الصوت ذات محرك واحد قادرة على تحقيق سرعات تبلغ ضعف سرعة الصوت، وتولد هذه الرحلة الأسرع من الصوت موجات صدمات قوية ودويًا صوتيًا عاليًا، وتستخدم طائرة F-16 أيضًا ظاهرة رفع الدوامة لزيادة الرفع في زوايا الهجوم العالية، كما تخلق هذه الدوامات ضغطًا سلبيًا عاليًا على سطح الجناح وتدفق الهواء غير الخطي، مما يزيد من احتكاك تدفق الهواء والضوضاء اللاحقة.
