سامانه متفاوت ترمز هواپيماي ايرباس آ 380، سنت‌ها را به چالش مي‌كشد
اين غول را چگونه بايد متوقف ساخت!
جام جم آنلاين: تصور كنید وقتی ایرباس آ 380 با وزنی نزدیك به 400 تن و با سرعتی بیش از 300 كیلومتر بر ساعت روی زمین می‌نشیند، چه نیروی عظیمی ‌باید در كار باشد تا بتواند این غول پرنده را در فاصله كوتاه 3 تا 4 كیلومتری روی باند فرودگاه آرام و متوقف كند؟
شاید برای مهندسان و بخصوص مهندسان هوانوردی بسیار بدیهی باشد كه برای این كار حتما باید از نیروی عظیم موتورهای بزرگ چنین هواپیمایی، اما در جهت عكس برای كاهش سرعت استفاده كرد.

پَس‌ران نامی ‌است كه در مقابل پیشران برای چنین سیستم‌هایی به كار می‌رود. در این سامانه، دریچه‌هایی روی خروجی گازهای بخش فن موتور قرار می‌گیرد كه در زمان نشستن روی باند چرخیده و مسیر هوای خروجی فن‌های موتور هواپیما را به سمت جلوی بدنه تغییر می‌دهند. خلبان با افزایش مقطعی دور موتور و در نتیجه افزایش حجم هوای خروجی باعث تولید نیروی پَس‌رانی می‌شود كه در نهایت هواپیمای بزرگ مسافربری را روی باند فرودگاه متوقف می‌كند. این موضوع دلیل اصلی صدای گوشخراش موتورها است كه در لحظه نشستن هواپیماها روی باند ایجاد می‌شود.

تا امروز استفاده از پَس‌ران، به عنوان اصلی‌ترین عامل كنترل سرعت هواپیما هنگام فرود بسیار مرسوم بوده است. این موضوع علاوه بر هواپیماهای جت در هواپیماهای ملخی نیز با تغییر زاویه گام ملخ و تولید باد در جهت عكس حركت هواپیما مقدور می‌شده است. اما طراحان ایرباس آ380 گویا زیاد به این سامانه سنتی اعتقادی نداشته‌اند. در هواپیمای آ 380 از 4 موتور اصلی هواپیما، تنها 2 موتور نزدیك بدنه به این سامانه مجهز هستند.

موتورهای بیرونی به دلیل این‌كه هنگام فرود نزدیك لبه باند قرار می‌گیرند و امكان فرو كشیدن اجسام خارجی به داخل موتور در مورد آنها بیشتر است، برای نصب این سامانه، گزینه مناسبی نیستند.

سامانه جریان معكوس هوا در ایرباس آ 380 بر خلاف هواپیماهایی مانند بوئینگ 747، نقش اصلی را در متوقف ساختن هواپیما ندارد. در این هواپیما نقش اصلی به عهده‌ ترمز چرخ‌ها و اسپویلرها (صفحاتی كه روی بال نصب شده‌اند و ‌هنگام فرود به صورت عمود در مقابل جریان هوا می‌ایستند) بوده و سامانه جریان معكوس هوای موتور تنها نقشی كمكی داشته كه بخصوص ‌هنگام بارانی یا برفی بودن هوا به كار می‌آید.

بیشتر هواپیماهای مسافربری مدرن از پَس‌ران‌هایی استفاده می‌كنند كه نیروی موتور را به سمت جلو هدایت می‌كند. این عمل در بسیاری از موتورهای توربوفن، از طریق مسدود كردن خروجی جریان كنارگذر (bypass) و جهت‌دهی به آن به وسیله پره‌هایی كه پشت سر هم نصب شده‌اند، انجام می‌گیرد. شایان ذكر است در این مكانیسم جریان اصلی خروجی موتور كه داغ بوده و از توربین خارج می‌شود به سمت جلو منحرف نمی‌گردد و تنها هوایی كه توسط فن‌ها از اطراف موتور به عقب رانده شده، به سمت جلو هدایت می‌شود.

سامانه جریان معكوس هوای موتور علاوه بركاهش سرعت هواپیما، كاربردهای دیگری نیز دارد؛ مثلا هواپیمای سی‌‌ ـ‌17 نیروی هوایی ایالات متحده از پَس‌ران برای سرعت عمل بیشتر روی زمین در مناطق جنگی استفاده می‌كند. هواپیمای آموزشی شاتل ناسا نیز از پَس‌ران در حین پرواز برای كمك به شبیه‌سازی فرود استفاده می‌كند.

در هواپیمای آ380، خلبان تنها روی زمین و زمانی كه سرعت هواپیما به كمتر از 70 نات- حدود 130 كیلومتر بر ساعت- رسیده باشد می‌تواند از پَس‌ران استفاده كند. در این حالت خلبان ابتدا قدرت موتور را روی كمترین مقدار آن تنظیم می‌كند و پس از فعال‌سازی سامانه پَس‌ران، قدرت موتور را برای چند لحظه به حداكثر مقدار ممكن افزایش می‌دهد تا هوای خروجی موتور به سمت جلو برگردد و سرعت هواپیما را كاهش دهد.

اما سامانه پَس‌ران اشكالاتی نیز دارد. اولین مشكل مربوط به بحث آلودگی صوتی عملكرد اين سامانه در فرودگاه‌هایی است كه نزدیك محل‌های مسكونی قرار گرفته‌اند. دومین موضوع به عملكرد اتفاقی پره‌های معكوس‌كننده جریان هوا هنگام پرواز مربوط می‌شود. امروزه موتور همه هواپیماهای مسافربری برای جلوگیری از اتفاقی عمل كردن پَس‌ران در حین پرواز، از حفاظ‌های ایمنی استفاده می‌كنند. سال 1991، یك بوئینگ 767، تنها 15 دقیقه پس از برخاست از باند فرودگاهی در اندونزی به دلیل فعال شدن یكی از پَس‌ران‌ها در ارتفاع 24 هزار پایی سقوط كرد و همه 313 سرنشین آن كشته شدند.

نكته: فرود هواپیما یكی از حساس‌ترین فازهای پروازی است كه انجام مناسب آن، آسایش و امنیت بیشتری برای مسافران به ارمغان می‌آورد
اداره هوانوردی فدرال (FAA) در واكنش به این سانحه و به منظور جلوگیری از سوانح احتمالی در آینده، استفاده از قفل‌های اضافی روی سامانه پَس‌ران و طی كردن دوره‌های آموزشی جدید برای خدمه پروازی را اجباری كرد تا ضمن تلاش فنی برای جلوگیری از چنین سوانحی، در صورت روی دادن مجدد حوادثی از این دست، خدمه پروازی بتوانند با انجام مانورهایی جان مسافران را نجات دهند. حادثه‌ای كه تنها 7 سال بعد و علی‌رغم تمهیدات فنی دیده شده روی داد. سال 1998، سامانه هوای معكوس یكی از موتورهای ایرباس آ300 خط هوایی كره مانند حادثه فاجعه بار اندونزی در حین پرواز فعال شد، اما خدمه توانستند با آموزش‌های جدیدی كه دیده بودند آن را غیرفعال كنند و به سلامت فرود آیند.

حال می‌توان امیدوار بود كه هواپیمای جدید ایرباس دارای 2 موتور فاقد این سامانه ‌باشد. اما فقدان این ترمز هوای معكوس بار زیادی به سایر سامانه‌های ترمز این هواپیما وارد خواهد كرد. مهندسان طراح ایرباس آ 380 برای آزمودن قدرت ترمزهای این هواپیما، آزمایشی را ترتیب دادند كه توانایی این هواپیما را در شرایط فوق‌العاده اضطراری محك بزنند. در این آزمایش هواپیما با بیشترین وزن برخاست و در حالی كه ترمزهای نصب شده بر چرخ‌هایش تا 90 درصد سايیده شده بودند روی باند فرودگاه تا رسیدن به سرعت تصمیم‌گیری كه معادل 170 نات یا حدود 300 كیلومتر برساعت است، شتاب گرفت. سرعت تصمیم‌گیری، حداكثر سرعتی است كه هواپیما روی باند خواهد داشت و پس از آن خلبان باید تصمیم به برخاست یا لغو پرواز بگیرد. سپس خلبانان دور موتور را تا حد كمینه كاهش دادند و ترمزها را فعال ساختند؛ عملی كه فقط باید در شرایط اضطراری انجام گیرد. در این آزمون كه استفاده از سامانه هوای معكوس مجاز نبود، هواپیما پس از طی حدود 2 كیلومتر متوقف شد. البته این ترمز شدید همان‌طور كه انتظار می‌رفت باعث از بین رفتن چرخ‌های هواپیما گردید. موردی كه در شرایط اضطراری و در صورت آسیب ندیدن مسافران قابل قبول است.

برای توقف هواپیمای آ380 بیشتر كار توسط ترمزهای بزرگ كامپوزیتی شركت ‌هانی‌ول (Honeywell) كه روی 16 چرخ از 20 چرخ ارابه فرود اصلی قرار دارند، انجام می‌گیرد. این ترمزها مانند بسیاری از هواپیماهای مسافربری جدید ضدلغزش هستند. آنها، مثل ترمزهای ضد لغزش اتومبیل‌ها، با قطع و وصل متناوب فشار ترمز مانع از قفل شدن چرخ‌ها و لیز خوردن آن روی باند می‌گردند. سطوح متحرك روی بال یا همان اسپویلرها نیز سامانه دیگری است كه برای كاهش سرعت هواپیما و متوقف كردن آن به كار می‌رود. در هنگام فرود، خلبان زاویه این سطوح كه در حالت عادی روی بال هواپیما خوابیده‌اند را به گونه‌ای تغییر می‌دهد تا با ایستادن در مقابل جریان هوا علاوه بر ایجاد نیروی پسا یا همان ترمز، نيروی بالابرنده بال را نیز كاهش می‌دهد تا وزن هواپیما روی چرخ‌ها افزایش یافته و عملا با افزایش اصطكاك عملكرد ترمزی هواپیما بهبود یابد.

در هر صورت كاهش سرعت یك هواپیمای مسافری در عرض چند دقیقه از سرعت كروزی نزدیك به سرعت صوت كه حدود900 كیلومتر بر ساعت است، به سرعت فرود، قطعا نیازمند طراحی مناسب اجزا و سامانه فرود است. به گفته یكی از مسوولان اجرایی ایرباس كه خودش 120 ساعت با این هواپیما پرواز كرده، ایرباس آ380 نیز علی‌رغم بزرگی، مانند هر ایرباس دیگری از خانواده آ320 و آ330 به نرمی‌فرود می‌آید. كاهش ارتفاع این هواپیما از سرعتی نزدیك به 85‌/‌0 سرعت صوت و از ارتفاع كروز شروع می‌شود. خلبانان داده‌هایی مانند سرعت باد روی باند را وارد كامپیوتر مدیریت پرواز هواپیما می‌كنند و در طول كاهش ارتفاع برای اطمینان از دقت، داده‌ها را مقایسه می‌نمایند. در ارتفاع كمتر از 10 هزار پا هواپیما باید سرعتش را تا حدود 450 كیلومتر بر ساعت كاهش دهد و عموما در سرعت حدود 330 كیلومتر بر ساعت وارد الگوی فرود می‌شود. خلبانان می‌توانند به كامپیوتر پرواز اجازه دهند تا هواپیما را طبق منحنی از پیش‌تعیین‌شده‌ای به زمین بنشاند یا به صورت دستی نرخ فرود و سرعت را كنترل كنند.

طراحی بالی با مساحت بزرگ و زاویه پسگرایی نسبتا كم (5/35 درجه) و وجود فلپ‌های بزرگ و موثر در هواپیمای آ380، باعث شده است سرعت فرود این غول پرنده حدود 35كیلومتر بر ساعت از رقیب آمریكایی خود، بوئینگ 747 كمتر باشد. هواپیمای آ380 با سرعتی حدود 250 كیلومتربرساعت به آستانه فرود می‌رسد و بر زمین می‌نشیند. این سرعت تقریبا برابر سرعت فرود هواپیماهای جتی است كه وزنی معادل یك پنجاهم بزرگ‌ترین هواپیمای مسافربری دنیا را دارند!

هرچه باشد فرود هواپیما یكی از حساس‌ترین فازهای پروازی است كه انجام مناسب آن، آسایش و امنیت بیشتری برای مسافران به ارمغان می‌آورد. شاید به همین دلیل باشد كه مسافران پس از یك فرود نرم و آرام، كادر پروازی و بخصوص خلبان هواپیمای خود را با دست زدن تشویق می‌كنند.

Space Magazine / مترجم: امیر توكلی‌كاشی