چرا هواپیماهای جدید سرعت کم‌تری دارند؟

در آغاز عصر جت‌ها، سرعت هواپیماهای مسافربری که موتور جت داشتند به حدود ۸۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسید. هواپیماهای جت در مقایسه با هواپیماهای ملخی و پیستونی هم‌عصر خود دارای مزیت بزرگی از بابت ارتفاع پروازی و سرعت بودند. در سال‌های بعد از ۱۹۶۰ نسل جدیدتری از هواپیماهای جت مانند بوئینگ 727 و هاوکر سیدلی تریدنت (Hawker Siddeley Trident) به بازار معرفی شدند که سرعتی فراتر از ۹۵۰ کیلومتر بر ساعت داشتند. مسابقه‌ی سرعت در اواخر دهه‌ی ۱۹۶۰ با آمدن هواپیمای کانویر ۹۹۰ (Convair 990) به بازار وارد ابعاد جدید شد؛ چون این هواپیمای آمریکایی جدید می‌توانست به سرعت هزار کیلومتر بر ساعت دست پیدا کند. 

هواپیماهای مافوق صوت هیچ‌وقت به موفقیت دست پیدا نکردند. این هواپیماها هزینه‌ی غیرمعقولی داشتند و همین پایان آن‌ها را رقم زد. صدای زیادی که هواپیماهای مافوق صوت مانند کنکورد تولید می‌کند می‌تواند آرامش شهرها را بر هم بزند و شاید به همین دلیل بود که در زمان پرواز کنکورد بسیاری از شهرها اجازه‌ی پرواز این هواپیما را نمی‌دادند. شکستن دیوار صوتی توسط این هواپیماها نیز خود آثار بسیار مخربی در بر داشت و از سوی دیگر موتورهای جت این هواپیماها که به سیستم پس‌سوز مجهز است مصرف سوخت فاجعه‌باری داشتند. هزینه‌ی سوخت این هواپیماها آنقدر بالا بود که ایرلاین‌ها مجبور بودند قیمت بلیط‌ آن‌ها را برای جبران هزینه‌ها به‌شدت بالا ببرند که این نیز باعث کاهش مسافران می‌شد. 

به این ترتیب هواپیماهای مسافری مافوق صوت هیچ‌وقت محبوب نشدند چون بسیاری استفاده از آن‌ها را مانند استفاده از یک خودروی سوپر اسپرت به‌عنوان سرویس مدرسه می‌دانند. اما ماجرای سرعت با از میان رفتن مافوق صوت‌ها پایان نیافت، بلکه هواپیماهای مادون صوت نیز در هر نسلی سرعت کم‌تری از قبل داشتند. درحالی‌که جت‌های اولیه‌ مانند کانویر ۹۹۰ و مک دانل داگلاس DC-8 دارای سرعتی در حدود ۰/۹ ماخ بودند، هواپیماهای مدرن امروزی مثل بوئینگ 737 و ایرباس A-320 دارای سرعتی کم‌تر از ۰/۸ ماخ یا ۸۵۰ کیلومتر بر ساعت هستند. این‌ها هواپیماهای کوچکی هستند؛ حال به مدل‌های بزرگ‌تر نیز نگاهی بیندازیم. بوئینگ 8-747 جامبوجت و ایرباس A-380 که هواپیماهایی غول پیکر چهارموتوره هستند که می‌توانند به سرعت ۰/۸۵ ماخ یا حدود ۹۰۰ کیلومتر بر ساعت دست پیدا کنند که در مقایسه با هواپیماهای قدیمی چندان هم عدد جذابی نیست. 

قضیه در مورد هواپیماهای مدرن و پیشرفته‌ی امروزی نیز همینطور است، به‌طوری‌که بوئینگ 787 که از آن به‌عنوان پیشرفته‌ترین هواپیمای آمریکایی یاد می‌شود دارای سرعت ۰/۸۵ ماخ است. ایرباس A-350 نیز که پرچم‌دار مهندسی اروپایی‌ها به شمار می‌رود سرعت مشابهی با بوئینگ 787 دارد. با دیدن این اعداد این سؤال ایجاد می‌شود که چرا هواپیماهای جدید در مقایسه با هواپیماهای ۵۰ سال پیش که در موزه هستند سرعت کم‌تری دارند. 

هواپیماهای امروزی مجموعه‌هایی بسیار پیچیده هستند و به همین خاطر طراحان باید بین توانایی‌ها و فاکتورهای مختلفی در بین هواپیماها بالانس و تعادل ایجاد کنند. به همین خاطر سازندگان به‌عمد سرعت هواپیماهای جدید را کاهش داده‌اند. برای این منظور دو هواپیمای مسافربری جدید و قدیمی را با یکدیگر مقایسه می‌کنیم: بوئینگ 727 و بوئینگ 737 مکس. هواپیمای نخست در دهه‌ی ۱۹۶۰ طراحی شد و به نوعی نشان‌دهنده‌ی تمام هواپیماهای هم‌عصر خود نیز است. اصلی‌ترین مشخصه‌های طراحی 727 دم T شکل و سه موتور در بخش عقبی هستند؛ از این نظر شباهت زیادی به هاوکر سیدلی تریدنت انگلیسی و توپولوف ۱۵۴ روسی دارد. 

در سمت دیگر، 737 مکس قرار دارد که جدیدترین مدل از خانواده‌ی 737 محسوب می‌شود. 737 نهایت فناوری و تبحر بوئینگ را در ساخت یک هواپیمای باریک پیکر نشان می‌دهد. 737 نیز مانند 727 هواپیمای غالب در عصر ماست و در کنار ایرباس A-320 نئو از اروپا، MC-21 از روسیه و C-919 از چین قرار می‌گیرد. بوئینگ 727 و 737 هر دو در یک رده در بازار قرار می‌گیرند. آن‌ها هر دو هواپیماهای میان برد باریک پیکری هستند که می‌توانند بین ۱۷۰ تا ۱۹۰ مسافر را حمل کنند. 

اولین تفاوت دو هواپیمای جدید و قدیمی به ساختار و طراحی آن‌ها بر می‌گردد. در 737 هواپیما سرعت کم‌تر و بدنه‌ی کوتاه‌تری دارد تا میزان مقاومت درگ در آن کاهش پیدا کند. این مسئله باعث کاهش صدای کابین و راحتی سفر می‌شود، چیزی که برای ایرلاین‌ها از سرعت مهم‌تر است. 

تفاوت دیگر در بال‌های هواپیماها است. 727 دارای بال‌هایی بزرگ‌تر با پهنای بیشتر است که به آن اجازه‌ی دستیابی به سرعت بالا را می‌دهند. اما بال‌های 737 کوچک‌تر بوده و حداکثر سرعت این هواپیما را محدود می‌کنند. دلیل کوچک‌تر شدن بال‌ها در هواپیماهای جدید راحتی بیشتر هواپیما در هنگام نشست و برخاست است. سرعت کم‌تر 737 هدایت و کنترل آن‌ را نیز برای خلبان راحت‌تر می‌کند. 

سرعت کم‌تر در 737 باعث می‌شود که به نیروی موتور کم‌تری هم نیاز باشد. نیاز به نیروی موتور کم‌تر نه‌تنها به کاهش مصرف سوخت کمک می‌کند بلکه صداهای اضافی را هم کاهش داده و پرواز راحت‌تری را برای سرنشینان رقم می‌زند. کاهش صدا نه‌تنها برای مسافران بلکه برای شهرها نیز بسیار مهم است.

سرعت کم‌تر هواپیما به‌معنی سرعت کم‌تر فرود نیز است. فرود آمدن با سرعت کم‌تر نه‌تنها راحتی سرنشینان را افزایش می‌دهد بلکه برای خود هواپیما هم خوب است. هواپیماهای قدیمی با سرعت بالاتری روی زمین فرود می‌آمدند. فرود آمدن با سرعت بالا هم کار خلبان را سخت می‌کند و هم ترمزگیری شدیدتری را روی باند فرود نیاز دارد که می‌تواند برای سازه‌ی اصلی هواپیما مضر باشد. 

از سویی در هواپیماهای قدیمی که با سرعت بیشتری فرود می‌آمدند ضربه در هنگام فرود نیز شدیدتر بوده و مهندسان به ناچار باید ارابه‌های فرود قوی‌تری را طراحی می‌کردند. ارابه‌های فرود تقویت شده در هواپیماهای قدیمی وزن و حجم زیادی داشتند. اما در هواپیماهای مدرن شاهد استفاده از ارابه‌های فرود نرم‌تر، سبک‌تر و کوچک‌تری هستیم. این مسئله هم رضایت سازنده و هم مصرف‌کننده‌ی هواپیما را به‌همراه دارد. 

افزایش سرعت در هواپیماها نیازمند تغییرات و فناوری‌های پرهزینه‌ی زیادی است که دیگر برای سازندگان هواپیماها صرفه‌ی اقتصادی ندارد. به‌جای تلاش برای ساخت هواپیماهای مافوق صوت یا حتی هواپیماهایی که سرعتی نزدیک به سرعت صوت داشته باشند، سازندگان بزرگی مثل بوئینگ ترجیح می‌دهند تا روی بهبود و ارتقای مدل‌های فعلی خود کار کنند. حالا به اصلی‌ترین دلیل کم بودن سرعت در هواپیماهای مدرن یعنی موتور می‌رسیم. موتورهای جت را باید قلب تپنده‌ی هواپیما دانست. کار موتور جت تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به نیروی پیشران لازم برای به حرکت درآوردن هواپیما است. 

در هواپیماهای قدیمی از موتورهای توربوجت استفاده می‌شد ولی هواپیماهای مدرن از موتورهای توربوفن استفاده می‌کنند. موتورهای توربوفن مصرف سوخت کم‌تر و راندمان بالاتری دارند. برای مثال با اینکه 737 و 727 دو هواپیمای هم سایز و تقریبا هم وزن هستند اما 737 با وجود داشتن یک موتور کم‌تر می‌تواند به برد پروازی نزدیک دو برابر 727 دست پیدا کند. با همه‌ی مزایا، دو مشکل در مورد موتورهای توربوفن وجود دارد که همه‌ی سازندگان هواپیما در جهان با آن‌ها دست‌وپنجه نرم می‌کنند. مشکل نخست سایز بزرگ‌تر این موتورها است به‌طوری‌که اگر 727 را در کنار یک 737 قرار دهید با وجود هم سایز بودن دو هواپیما متوجه سایز بسیار بزرگ‌تر موتورهای 737 خواهید شد. 

هواپیماهای قدیمی سرعت بیشتری در مقایسه با هواپیماهای جدید دارند، اما در عوض این یک مزیت، هواپیماهای جدیدتر مزایای بسیار بیشتر مثل راحتی، ایمنی و مصرف سوخت بهتر دارند. امروزه مصرف سوخت هواپیما، قابلیت اطمینان آن و هزینه‌ی نگه‌داری پایین آن برای ایرلاین‌ها اهمیتی بسیار بسیار بیشتر از سرعت هواپیما دارد. مصرف سوخت هواپیما تنها از نظر هزینه‌ی سوخت اهمیت ندارد بلکه هواپیمای کم مصرف‌تر می‌تواند برد پروازی بیشتری هم داشته باشد.