الملخص:
أجرى مهندسو ناسا مؤخرًا اختبارات في مختبر الدفع النفاث في جنوب كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية، ونجحوا في السماح لطرف الدوار في الجيل الجديد من طائرات الهليكوبتر المريخية بتجاوز سرعة الصوت لفترة وجيزة. وأجريت الاختبارات في "جهاز محاكاة فضائي يبلغ طوله 25 قدمًا" يمكنه محاكاة الغلاف الجوي الرقيق والبارد لثاني أكسيد الكربون للمريخ، وتم الانتهاء من إجمالي 137 اختبارًا.
تبلغ كثافة الغلاف الجوي للمريخ حوالي 1% من كثافة الأرض، مما يجعل من الصعب على المروحيات الحصول على قوة رفع كافية. لتحسين أداء الطيران، يجب على المهندسين تدوير الدوارات بسرعات عالية للغاية. في السابق، عندما قامت مروحية المريخ "إنجينيويتي" التابعة لناسا بمهمتها، كانت سرعة الدوار محدودة بأقل من 2700 دورة في الدقيقة لتجنب التأثيرات الديناميكية الهوائية المعقدة التي قد تحدث بعد الاقتراب من حاجز الصوت، ولمنع تدفقات الهواء المفاجئة مثل شياطين الغبار من دفع طرف الدوار إلى حالة تفوق سرعة الصوت.
استخدم هذا الاختبار دوارًا ثلاثي الشفرات طورته شركة American Aviation Environmental Corporation. قام المهندسون أولاً باستخراج الهواء من المقصورة المحاكية، ثم حقن ثاني أكسيد الكربون بضغط قريب من بيئة المريخ، وقاموا تدريجياً بزيادة سرعة تدفق الهواء وسرعة الدوار. عندما تصل سرعة الدوران إلى 3750 دورة في الدقيقة، تصل سرعة طرف الدوار إلى حوالي 0.98 ماخ. بعد ذلك، واصل الفريق زيادة تدفق الهواء باتجاه الريح، وأخيراً رفع سرعة طرف الدوار إلى 1.08 ماخ.
تظهر النتائج أن الدوران الأسرع من الصوت يزيد من قوة رفع الطائرة بحوالي 30%. وهذا يعني أنه من المتوقع أن تحمل مروحيات المريخ المستقبلية أدوات علمية أثقل وأجهزة استشعار أكثر تقدمًا وبطاريات ذات سعة أكبر، مما يسمح لها بأداء مهام استكشافية طويلة الأمد على ارتفاعات منخفضة تغطي نطاقًا أوسع.
اختبر فريق البحث أيضًا دوارًا ثنائي الشفرات مصممًا لمفهوم مهمة SkyFall. نظرًا لأن شفراتها أطول قليلاً، يمكن الحصول على سرعة طرفية مماثلة قريبة من سرعة الصوت عندما تصل سرعة الدوران إلى حوالي 3570 دورة في الدقيقة.
قالت عالمة الديناميكا الهوائية شانا ويذرو-مازر من مركز أبحاث أميس التابع لناسا إن الفريق توقع في الأصل أن تصل سرعة الدوار إلى 1.05 ماخ، وهو ما سيكون مثاليًا، لكن الاختبار النهائي وصل إلى 1.08 ماخ. لا يزال المهندسون يقومون بتحليل البيانات وقد يجدون مجالًا أكبر لتحسين الدفع في المستقبل.
تم دمج نتائج الاختبارات ذات الصلة في متطلبات تصميم مهمة "SkyFall". تخطط المهمة للاستفادة من الخبرة الفنية لـ "Ingenuity" وتسليم ثلاث طائرات هليكوبتر من الجيل الجديد للمريخ إلى المريخ في وقت مبكر من ديسمبر 2028. ويتم تمويل الحملة التجريبية من قبل مشروع استكشاف المريخ التابع لناسا وتهدف إلى تحسين سعة الحمولة وأداء الطيران لطائرات المريخ المستقبلية.
التعليقات