جومارو
06-03-17, 12:08 PM
مع دخول المحرك النفاث مجال الخدمة ا لعامة على الطائرات المدنية في اواسط الخمسينات، وما نتج عنه من ثورة عالمية في مجال النقل الجوي، ترافق معه جلبة شديدة لا تقل عن تلك التي احدثتها ثورة النقل الجوي نفسها، بات هناك خطر يهدد البشرية بخفاء ومن دون شعور منهم نحوه، فبعد التلوث الذي احدثته عوادم المركبات (الجوية والسيارات وغيرها من المركبات) ذات الوقود الاحفوريِ وما ينتج عنه الان بسببها من ظاهرة البيت الزجاجي او بمعنى اخر ارتفاع درجة حرارة الارض (الاحتباس الحراري)، محدثا معه تغييرا في المناخ العام، ها هي الاوساط العالمية المنادية بحماية سكان الارض، بل الارض نفسها من التلوث البيئي، واليوم وبعد ان تحسنت التكنولوجيا المتعلقة بتقليل خطر الانبعاث المضرة بالبيئة من المحركات، يتجه صناع الطيران الى مزيد من العناية بالبيئة واهمها الاذن البشرية، لحمايتها من التلوث 'الضوضائي'، والحقيقة ان طائرات العقد المقبل ستكون اقل ضوضاء حتى من سيارتك الشخصية عزيزي القارئ.
يعرف الضجيج على انه الصوت الذي لا يستسيغه المرء، وفي المفهوم العلمي يعرف الضجيج بانه الصوت الناتج من نمط غير منتظم من التموج.
وهناك الكثير من مصادر الضجيج في العالم حولنا، وبعضها قد يبلغ درجة الخطر، وتشتمل على حفارات الطرق 'الدريل' وهدير الطائرات النفاثة والصواريخ في اقلاعهاِ وجلبة السير في الشوارع التي لا تهدأِ لذلك سنت قوانين دولية في بعض الدول وخصوصا تلك الاوروبية بالذات، تمنع احداث الضجيج فوق مستوى معين، كونها تقلق الراحة العامةِ وقد ينتج عنها في بعض الاحيان تلف في حاسة السمع لدى البشر.
وقد سجل في العام 1973 أعلى معدل للضوضاء او التلوث الضوضائي في العالم ومنذ ذلك التاريخ بدأت حملة ضخمة للمحافظة على البيئة من جهة الملوثات ومحاولة خفضها وكذلك التلوث الضوضائي الناتج عن هدير المحركات، وفرضت قوانين صارمة للحد من التلوث الضوضائي في المطارات، حيث تم تخصيص ضرائب تفرض على مستخدمي الطائرات وهي الناقلات الجوية وغيرها وسنقوم بشرح التقنيات التي تم استخدامها من قبل مصنعي الطائرات للحد من هذه الظاهرة المزعجة.
السر يكمن في المحرك
منذ دخول الطيران عهد الدفع النفاث في الطيران المدني في الخمسينات، والناس يشتكون من ازعاج هدير المحركات النفاثة آنذاك وحتى اليوم، ولكن لماذا كانت المحركات الأولى اكثر ازعاجا؟ السبب نعم التكنولوجيا كانت قديمة ولكن كي نكون اكثر دقة، كانت المحركات النفاثة المستخدمة في بادئ الأمر بدائية ولا تحوي مروحة دافعة في مقدمتها (FAN) كبيرة كالتي نلاحظها في محركات الطائرات الحالية التي هي السبب الرئيسي نحو الاقتصادية في الوقود وقدرة الاقلاع والتسلق الكفؤتين، ولكن هناك مثبط للضجيج يوضع خلف المحرك وتحديدا في العادم يطلق عليه (Hush Kit) وتكون على شكل اطار معدني مموج ولكن حتى هذا لم يعد كافيا، خصوصا عند الاقلاع والهبوط 'الهبوط ايضا لانه يتم استخدام عاكسات الدفع للكبح فيه' لا تكون مثبطات الضجيج هذه كافية من اجل ذلك قامت منظمة الطيران العالمية الايكاو/ ICAO بفرض اجراءات معقدة لعمليتي الاقلاع والهبوط يتم اتباعها من قبل الناقلات الجوية، كي يتم التقليل من الضوضاء في المناطق المحيطة بالمطار، وتحديد درجات انبعاث الضجيج لنوعية الطائرات، بحيث تدفع الطائرات ذات المحركات المزعجة ضريبة اعلى من غيرها المزودة بمحركات حديثة اقل ضوضاءِ مما انعكس سلبا على الناقلات الجوية خصوصا ان المطارات اصبحت مزدحمة وتزداد ازدحاما مع مرور الوقت نظرا لازدياد القابلية على السفر جوا والنمو في الحركة الجوية العالمية.
التقليل من الضجيج مقابل ازدياد أعداد الطائرات
تقدر شركة بوينغ في دراسة لها لاحصاء حجم الاسطول العالمي من الطائرات مستقبلا ان سوق الطائرات للعشرين عاما القادمة ستتسع لحجم طلب يبلغ 25700 طائرة جديدة اي ضعفي حجم الاسطول الحالي، لذلك فان عملية خفض مستوى الضجيج في الطائرات ستكون عملية حتمية، ومع دخول الطائرات الحديثة الخدمة في نهاية هذا العقد ستكون معه اقل ضوضاء واكثر هدوءا بصورة فعالة والفضل يعود لتقدم التكنولوجيا المتعلقة بالمحركات النفاثة من فئة الدفع التوربيني الدافع أو Turbo Fan/ توربوفانِ وهي كما سبق وذكرنا انه كلما كان قطر المروحة الداخلية الامامية (FAN) كبيرا كلما قل ضجيج المحرك وزادت اقتصاديته بالوقود وتقدر نسبة خفض الضجيج في محركات التوربوفان ب1/100 من المحركات النفاثة الخالصة القديمة وكذلك الى استخدام تقنية التصميم الدقيق لبدن الطائرة بواسطة الكمبيوتر التي تراعى فيه انسياب الهواء على البدن بصورة اكثر سلاسة واتزان اضافة الى استخدام مواد عازلة بكثافة في كابينة الطائرة لتقليل الضوضاء لكن هذا ايضا لا يكفي اذا ما الجديد؟
تحديد منبع الخلل
اهم مصدرين لانبعاث الضجيج في الطائرة: المحركات وعجلات الهبوط عند انزالها للهبوط او حتى قبل طمرها بالبدن اثناء الاقلاع: هذا من وجهة نظر بوينغ اما ايرباص فانها حددت منبعين هي الاخرى ايضا ولكن مختلفين الاول والثاني يتعلقان بالمحرك فقط حيث ان استخدام عواكس الدفع Thrust Reverser/ يزيد من الضجيج وهذه حقيقة والاخرى عادم النفث/ Exhaust Nazzle .
بوينغ قامت بتعديل محرك موجود في الخدمة من نوع - GE-90- من جنرال الكتريك لتجرب عليه تقنية حديثة التطبيق، وقامت شركة 'ANA' اليابانية للطيران باعارتها طائرة بوينغ B777 لعمل تلك التجارب، وهو اجراء يستحق الثناء ويدل على اهتمام الشركات الجوية بتقنية خفض الضوضاء على طائراتها وتوليها اهمية قصوىِ وتجرب بوينغ تقنية المواد المركبة القابلة للتطويع ذاكرياِ اي يكون العنصر المستخدم او المواد المركبة في صنع كنة دخول الهواء، والكنة /Nacelle هي الحلقة الدائرية التي تحيط بفتحة دخول الهواء للمحركِ وتقوم هذه المواد بالتحدب اثناء عمليتي الاقلاع او الهبوط والانبساط اثناء الطيران التطوافي أو المستقيم، وكذلك الحال بالنسبة للمواد المشكلة لحلقتي المنفث العادم التي تكون على شكل مشرشر/Chevrons التي تقوم بالتشكل اوتوماتيكيا اثناء عمليتي الاقلاع والهبوط.
وقامت ناسا/ NASA بتصميم الواح افقية اشبه بالمزالج اسفل قاعدة العجلات الرئيسية للهبوط في الطائرة ساهمت بشكل كبير بتقليل الضجيج الناتج عن ارتطام الهواء بعجلات الهبوط محدثة *****ة المعهودة التي نلاحظها ونسمعها في الطائرات بالقرب من المدرج للهبوط او اثناء الصعود.
تقليل الوزن والكلفة
لقد ساهمت تقنية بوينغ في التقليل من سماكة المواد العازلة التي تستخدم في كابينة الطائرة بنسبة تصل الى 272 كلغ في طائرتها الجديدة قيد التطوير B787 ناهيك عن ان بدن تلك الطائرة مصنوع كليا من المواد المركبة، والمعروف ان المواد المركبة اكثر امتصاصا لموجات الصوت من المعادن وبالتالي التقليل من وزن الطائرة والاستفادة من هذه الخاصية، مما يعني اقل كلفة.
اما ايرباص باستخدام نفس تقنية العادم المشرشر لدى بوينغ لكن في المنفث الصغير وليس الكبير ولا يحتاج لصنعه لمواد مركبة حيث تم صنعه من نفس المواد المستخدمة المقاومة للحرارة المتوفرة حاليا، مما قلل عليها حجم التكاليف للتطوير لكن اقتصر استخدامها على الطائرات الاصغر حجما مثل A320 وعائلتها.
ومن ناحية استخدام عواكس الدفع للكبح اثناء الهبوط، عمدت ايرباص الى تكبير وزيادة حجم او تغيير حجم باعثات الصوت بحيث غيرت من تموج الصوت اثناء استخدامها للعواكس، وهو الامر الذي ساعد على تبديد الضجيج وتقليل الضوضاء بصورة ملموسة.
الخلاصة
ان المطارات في المستقبل ستكون اكثر هدوءا، والفضل يعود للتقدم الكبير في مجال صنع المحركات النفاثة الهادئة وتطور تصميم الطائرات لافضل انسيابية ممكنة، وكذلك ستكون المطارات المصممة على الشواطئ او في عرض البحر افضل حلا لتقليل الضوضاء بالمناطق السكنية واكثر راحة ورعاية للاذن البشرية، ومستقبلا ستكون هناك طائرات اسرع من الصوت خافتة يجري تطويرها حاليا بعد انقراض الكونكورد.
التعديلات الجديدة على منفث العادم تعد بمزيد من الهدوء
استخدام عواكس الدفع من الاسباب الرئيسية للضوصاء
جدول يوضح شدة انبعاث الاصوات وتفاوت درجاتها
الديسيبل
الديسيبل ـ Decibel ـ ويرمز لها بdB هي وحدة قياس الصوت بحيث تقيس التفاوت بين شدتي صوتينِ وتقاس شدة الضجيج بقياس طاقة الموجة الصوتية، والتي يعبر عنها بالديسيبل، فالصوت الخافت كالهمس يساوي صفر ديسيبل، والاصوات التي تزيد شدتها عن 140 ديسيبل هي خطرة على الاذن البشرية غير المحمية بالعوازل.
يعرف الضجيج على انه الصوت الذي لا يستسيغه المرء، وفي المفهوم العلمي يعرف الضجيج بانه الصوت الناتج من نمط غير منتظم من التموج.
وهناك الكثير من مصادر الضجيج في العالم حولنا، وبعضها قد يبلغ درجة الخطر، وتشتمل على حفارات الطرق 'الدريل' وهدير الطائرات النفاثة والصواريخ في اقلاعهاِ وجلبة السير في الشوارع التي لا تهدأِ لذلك سنت قوانين دولية في بعض الدول وخصوصا تلك الاوروبية بالذات، تمنع احداث الضجيج فوق مستوى معين، كونها تقلق الراحة العامةِ وقد ينتج عنها في بعض الاحيان تلف في حاسة السمع لدى البشر.
وقد سجل في العام 1973 أعلى معدل للضوضاء او التلوث الضوضائي في العالم ومنذ ذلك التاريخ بدأت حملة ضخمة للمحافظة على البيئة من جهة الملوثات ومحاولة خفضها وكذلك التلوث الضوضائي الناتج عن هدير المحركات، وفرضت قوانين صارمة للحد من التلوث الضوضائي في المطارات، حيث تم تخصيص ضرائب تفرض على مستخدمي الطائرات وهي الناقلات الجوية وغيرها وسنقوم بشرح التقنيات التي تم استخدامها من قبل مصنعي الطائرات للحد من هذه الظاهرة المزعجة.
السر يكمن في المحرك
منذ دخول الطيران عهد الدفع النفاث في الطيران المدني في الخمسينات، والناس يشتكون من ازعاج هدير المحركات النفاثة آنذاك وحتى اليوم، ولكن لماذا كانت المحركات الأولى اكثر ازعاجا؟ السبب نعم التكنولوجيا كانت قديمة ولكن كي نكون اكثر دقة، كانت المحركات النفاثة المستخدمة في بادئ الأمر بدائية ولا تحوي مروحة دافعة في مقدمتها (FAN) كبيرة كالتي نلاحظها في محركات الطائرات الحالية التي هي السبب الرئيسي نحو الاقتصادية في الوقود وقدرة الاقلاع والتسلق الكفؤتين، ولكن هناك مثبط للضجيج يوضع خلف المحرك وتحديدا في العادم يطلق عليه (Hush Kit) وتكون على شكل اطار معدني مموج ولكن حتى هذا لم يعد كافيا، خصوصا عند الاقلاع والهبوط 'الهبوط ايضا لانه يتم استخدام عاكسات الدفع للكبح فيه' لا تكون مثبطات الضجيج هذه كافية من اجل ذلك قامت منظمة الطيران العالمية الايكاو/ ICAO بفرض اجراءات معقدة لعمليتي الاقلاع والهبوط يتم اتباعها من قبل الناقلات الجوية، كي يتم التقليل من الضوضاء في المناطق المحيطة بالمطار، وتحديد درجات انبعاث الضجيج لنوعية الطائرات، بحيث تدفع الطائرات ذات المحركات المزعجة ضريبة اعلى من غيرها المزودة بمحركات حديثة اقل ضوضاءِ مما انعكس سلبا على الناقلات الجوية خصوصا ان المطارات اصبحت مزدحمة وتزداد ازدحاما مع مرور الوقت نظرا لازدياد القابلية على السفر جوا والنمو في الحركة الجوية العالمية.
التقليل من الضجيج مقابل ازدياد أعداد الطائرات
تقدر شركة بوينغ في دراسة لها لاحصاء حجم الاسطول العالمي من الطائرات مستقبلا ان سوق الطائرات للعشرين عاما القادمة ستتسع لحجم طلب يبلغ 25700 طائرة جديدة اي ضعفي حجم الاسطول الحالي، لذلك فان عملية خفض مستوى الضجيج في الطائرات ستكون عملية حتمية، ومع دخول الطائرات الحديثة الخدمة في نهاية هذا العقد ستكون معه اقل ضوضاء واكثر هدوءا بصورة فعالة والفضل يعود لتقدم التكنولوجيا المتعلقة بالمحركات النفاثة من فئة الدفع التوربيني الدافع أو Turbo Fan/ توربوفانِ وهي كما سبق وذكرنا انه كلما كان قطر المروحة الداخلية الامامية (FAN) كبيرا كلما قل ضجيج المحرك وزادت اقتصاديته بالوقود وتقدر نسبة خفض الضجيج في محركات التوربوفان ب1/100 من المحركات النفاثة الخالصة القديمة وكذلك الى استخدام تقنية التصميم الدقيق لبدن الطائرة بواسطة الكمبيوتر التي تراعى فيه انسياب الهواء على البدن بصورة اكثر سلاسة واتزان اضافة الى استخدام مواد عازلة بكثافة في كابينة الطائرة لتقليل الضوضاء لكن هذا ايضا لا يكفي اذا ما الجديد؟
تحديد منبع الخلل
اهم مصدرين لانبعاث الضجيج في الطائرة: المحركات وعجلات الهبوط عند انزالها للهبوط او حتى قبل طمرها بالبدن اثناء الاقلاع: هذا من وجهة نظر بوينغ اما ايرباص فانها حددت منبعين هي الاخرى ايضا ولكن مختلفين الاول والثاني يتعلقان بالمحرك فقط حيث ان استخدام عواكس الدفع Thrust Reverser/ يزيد من الضجيج وهذه حقيقة والاخرى عادم النفث/ Exhaust Nazzle .
بوينغ قامت بتعديل محرك موجود في الخدمة من نوع - GE-90- من جنرال الكتريك لتجرب عليه تقنية حديثة التطبيق، وقامت شركة 'ANA' اليابانية للطيران باعارتها طائرة بوينغ B777 لعمل تلك التجارب، وهو اجراء يستحق الثناء ويدل على اهتمام الشركات الجوية بتقنية خفض الضوضاء على طائراتها وتوليها اهمية قصوىِ وتجرب بوينغ تقنية المواد المركبة القابلة للتطويع ذاكرياِ اي يكون العنصر المستخدم او المواد المركبة في صنع كنة دخول الهواء، والكنة /Nacelle هي الحلقة الدائرية التي تحيط بفتحة دخول الهواء للمحركِ وتقوم هذه المواد بالتحدب اثناء عمليتي الاقلاع او الهبوط والانبساط اثناء الطيران التطوافي أو المستقيم، وكذلك الحال بالنسبة للمواد المشكلة لحلقتي المنفث العادم التي تكون على شكل مشرشر/Chevrons التي تقوم بالتشكل اوتوماتيكيا اثناء عمليتي الاقلاع والهبوط.
وقامت ناسا/ NASA بتصميم الواح افقية اشبه بالمزالج اسفل قاعدة العجلات الرئيسية للهبوط في الطائرة ساهمت بشكل كبير بتقليل الضجيج الناتج عن ارتطام الهواء بعجلات الهبوط محدثة *****ة المعهودة التي نلاحظها ونسمعها في الطائرات بالقرب من المدرج للهبوط او اثناء الصعود.
تقليل الوزن والكلفة
لقد ساهمت تقنية بوينغ في التقليل من سماكة المواد العازلة التي تستخدم في كابينة الطائرة بنسبة تصل الى 272 كلغ في طائرتها الجديدة قيد التطوير B787 ناهيك عن ان بدن تلك الطائرة مصنوع كليا من المواد المركبة، والمعروف ان المواد المركبة اكثر امتصاصا لموجات الصوت من المعادن وبالتالي التقليل من وزن الطائرة والاستفادة من هذه الخاصية، مما يعني اقل كلفة.
اما ايرباص باستخدام نفس تقنية العادم المشرشر لدى بوينغ لكن في المنفث الصغير وليس الكبير ولا يحتاج لصنعه لمواد مركبة حيث تم صنعه من نفس المواد المستخدمة المقاومة للحرارة المتوفرة حاليا، مما قلل عليها حجم التكاليف للتطوير لكن اقتصر استخدامها على الطائرات الاصغر حجما مثل A320 وعائلتها.
ومن ناحية استخدام عواكس الدفع للكبح اثناء الهبوط، عمدت ايرباص الى تكبير وزيادة حجم او تغيير حجم باعثات الصوت بحيث غيرت من تموج الصوت اثناء استخدامها للعواكس، وهو الامر الذي ساعد على تبديد الضجيج وتقليل الضوضاء بصورة ملموسة.
الخلاصة
ان المطارات في المستقبل ستكون اكثر هدوءا، والفضل يعود للتقدم الكبير في مجال صنع المحركات النفاثة الهادئة وتطور تصميم الطائرات لافضل انسيابية ممكنة، وكذلك ستكون المطارات المصممة على الشواطئ او في عرض البحر افضل حلا لتقليل الضوضاء بالمناطق السكنية واكثر راحة ورعاية للاذن البشرية، ومستقبلا ستكون هناك طائرات اسرع من الصوت خافتة يجري تطويرها حاليا بعد انقراض الكونكورد.
التعديلات الجديدة على منفث العادم تعد بمزيد من الهدوء
استخدام عواكس الدفع من الاسباب الرئيسية للضوصاء
جدول يوضح شدة انبعاث الاصوات وتفاوت درجاتها
الديسيبل
الديسيبل ـ Decibel ـ ويرمز لها بdB هي وحدة قياس الصوت بحيث تقيس التفاوت بين شدتي صوتينِ وتقاس شدة الضجيج بقياس طاقة الموجة الصوتية، والتي يعبر عنها بالديسيبل، فالصوت الخافت كالهمس يساوي صفر ديسيبل، والاصوات التي تزيد شدتها عن 140 ديسيبل هي خطرة على الاذن البشرية غير المحمية بالعوازل.