JetZero: המטוס שנולד מחדש - ומביך את בואינג ואיירבוס

במשך שבעה עשורים תעשיית התעופה נשענה על אותה צורה בסיסית: צינור מתכת חלול לנוסעים, שתי כנפיים בצדדים ומנועים תלויים מלמטה. כל שיפור ביעילות הגיע מליטוש אווירודינמי קטן, מחומרים מרוכבים קלים יותר או ממנועים חסכוניים יותר, בזמן שהגבול הפיזיקלי של תצורת "הצינור והכנפיים" כמעט מוצה. עכשיו חברת הזנק אמריקאית בשם JetZero, יחד עם RTX, נורת'רופ גרומן והפנטגון, מנסה לשבור את המסגרת הזאת באמצעות מטוס כנף-גוף משולבת (Blended Wing Body), שמבטיח לחתוך את צריכת הדלק בחצי - ובכך גם את ההוצאות של חברות התעופה, את זיהום האוויר ואת מחיר הכרטיס לנוסע.

מטוס JetZero, הדמיית אב הטיפוס, 2023. קרדיט: חברת JetZero בשיתוף U.S. Air Force

שלושה עשורים של עקשנות: האובססיה של מארק פייג'

שורשיו של הפרויקט אינם גחמה של קרן הון סיכון אלא עקשנות הנדסית בת שלושה עשורים. בשנות ה-90 הוביל המהנדס האמריקאי מארק פייג' (Mark Page) את צוות הפיתוח המתקדם במקדונל-דאגלס, במסגרת פרויקט משותף עם נאס"א לפיתוח מטוס הניסוי X-48. המטוס הוכיח במנהרת רוח ובטיסות מבחן יתרונות אווירודינמיים יוצאי דופן.

אבל כשמקדונל-דאגלס התמזגה עם בואינג ב-1997, הרעיון נגנז לשימוש מסחרי. הסיבה לא הייתה פיזיקלית אלא תפיסתית: בואינג בחנה את התצורה עבור מפלצות של 800 עד 1,000 נוסעים כדי להתחרות באיירבוס A380. מבנה כזה דרש שינוי מוחלט של נמלי התעופה בעולם, והפרויקט ננעל במגירה.

פייג' סירב לוותר. במשך שנים הוא שרטט וחישב מחדש עד שהגיע לתובנה שהטעות לא הייתה בצורת המטוס אלא בגודל שלו. במקום ענק בלתי ישים, צריך מטוס בינוני של 200 עד 250 מושבים - מחליף ייעודי לבואינג 757 ו-767, שנכנס בדיוק לשערי העלייה הקיימים בשדות התעופה. ב-2021 חבר פייג' ליזם טום או'לירי, השניים הקימו את JetZero, והמטרה הייתה להוכיח שהתעשייה המסורתית פספסה את המהפכה הגדולה ביותר מאז עידן הסילון.

בתצורת כנף-גוף משולבת הגבול בין גוף המטוס לכנפיים נמחק, והמטוס כולו פועל כגוף עילוי אחד. משם נגזרים שלושה יתרונות מרכזיים.

הפחתת גרר דרמטית. היעדר מפגש זוויתי חד בין גוף לכנף והסרת מבנה הזנב הקונבנציונלי מקטינים את הגרר הכללי ב-30% עד 50% ביחס למטוס נוסעים רגיל.

מנועים על הגב. שני מנועי טורבופאן מותקנים על גבו האחורי של המטוס. המיקום הזה מפחית מאוד את הרעש שמגיע לקרקע, משום שגוף המטוס חוסם את גלי הקול, ומגן על המנועים משאיבת עצמים זרים (FOD) במסלולי ההמראה.

יעילות בלי מנועי עתיד. החיסכון של 50% בדלק אינו נשען על מנועי מימן ניסיוניים אלא מושג כבר היום עם מנועי סילון סטנדרטיים, על דלק סילוני רגיל או על דלק בר-קיימא (SAF).

מי עומד מאחורי הפרויקט

הפיתוח אינו מתנהל בחלל ריק אלא נשען על קואליציה של הממשל האמריקאי ותעשיות הביטחון.

• הנוסע הפך לחברת הביטוח של חברת התעופה
• המלחמה טלטלה את מכונת הקונקשנים של דובאי: תנועת הנוסעים צנחה ב-31%

חיל האוויר האמריקאי. העניק חוזה פיתוח של 235 מיליון דולר לבניית אב-טיפוס מבצעי בגודל מלא, ה-Jet1. הפנטגון רואה בתצורה פלטפורמה עתידית למטוסי תדלוק אווירי (KC-Z) ולמטוסי תובלה אסטרטגיים ארוכי טווח, שיוכלו לפעול בזירת האוקיינוס השקט בלי תלות במסלולים קדמיים פגיעים.

נורת'רופ גרומן ו-Scaled Composites. נורת'רופ, בעלת המומחיות העולמית במטוסי "כנף מעופפת" - מפציצי ה-B-2 וה-B-21 - חברה לפרויקט יחד עם סדנת Scaled Composites במדבר מוהאבי, שאחראית על תכנון וייצור מבנה המטוס מחומרים מרוכבים.

RTX ופראט אנד וויטני. מספקות את מערכות ההנעה, האוויוניקה ובתי המנועים לאב-הטיפוס.

חברות התעופה. יונייטד, אלסקה ודלתא השקיעו במיזם וחתמו על הסכמי שיתוף פעולה לבחינת שילוב המטוס בציים המסחריים שלהן.

ארבעה מכשולים שעוד לא נפתרו

הדיחוס המבני. גוף גלילי עומד בלחצי אוויר פנימיים בצורה אופטימלית בזכות מאמצי מתיחה אחידים. גוף רחב ושטוח, לעומת זאת, סובל מכוחות כיפוף אדירים שנוטים לעוות אותו. הפתרון דורש קורות חיזוק מרוכבות פנימיות בלי להוסיף משקל מיותר.

פינוי ב-90 שניות. תקנות ה-FAA דורשות פינוי מלא של המטוס בתוך דקה וחצי בשעת חירום, כשחצי מהדלתות חסומות. במבנה רחב שדומה לאמפיתיאטרון, המרחק בין המושבים המרכזיים לדלתות גדול משמעותית ממטוס צר-גוף, וזה מחייב תכנון מעברים אחר לגמרי.

• חשבון ה-AI מגיע למיקרוסופט: עובד אחד צרך טוקנים בשווי 28 אלף דולר בחודש
• סוני וורנר מסתערות על אנתרופיק: תביעת המיליארדים שמאיימת על קלוד

חוויית הנוסע. בחלל רחב, חלק ניכר מהנוסעים יישבו הרחק מדפנות המטוס בלי חלון. המענה נשען על חלונות וירטואליים ותאורת אווירה פנורמית. בנוסף, בזמן גלגול או פנייה, נוסעים שיושבים בקצוות המבנה חווים כוחות G אנכיים חזקים יותר מאלה שיושבים במרכז.

בקרת טיסה בלי מייצב כיוון. היעדר זנב אנכי מחייב מערכות בקרת טיסה ספרתיות באלגוריתמיקה מורכבת מאוד, עם משטחי היגוי מפוצלים בקצות הכנף לשליטה בסבסוב.

לוח הזמנים: מהמדבר לשמיים המסחריים

2026-2027. ייצור חלקי הגוף המרוכבים בסדנת Scaled Composites במוהאבי, שילוב מנועי PW2040 והתקנת מערכות האוויוניקה ובקרת הטיסה באב-הטיפוס Jet1.

סוף 2027. טיסת הבכורה של מדגים הטכנולוגיה בגודל מלא, שתבחן את התנהגות המטוס בזוויות התקפה שונות, את יעילות צריכת הדלק ואת תגובת מערכות בקרת הטיסה ללא מייצב כיוון.

2028-2029. טיסות מבחן אינטנסיביות בשיתוף טייסי הניסוי של חיל האוויר, לבחינת ביצועי תדלוק אווירי ואימות מודלים של עמידות מבנית.

2030. יעד להשלמת רישוי ה-FAA ולמסירת מטוסי סדרה ראשונים, מתוך מתקן הייצור המתוכנן בגרינסבורו שבצפון קרוליינה.

הפער של 8 מיליארד דולר

המעבר מרעיון אווירודינמי מבריק לפס ייצור שמנפק עשרות מטוסים בשנה הוא אחד האתגרים היקרים בעולם התעשייתי. בואינג ואיירבוס נשענות על תשתית ייצור ושרשראות אספקה משומנות בנות עשרות שנים. JetZero צריכה להקים מערך תעשייתי חדש מאפס.

החוזה שדחף את החברה לשלב הביצוע הוא המענק הפדרלי של 235 מיליון דולר לארבע שנים, במסגרת תוכנית ה-DIU של משרד ההגנה, שמיועד בלעדית לתכנון, לייצור ולבחינה של אב-הטיפוס. לצדו הזרימו קרנות השקעה תאגידיות עשרות מיליוני דולרים בסבבי גיוס פרטיים, יחד עם התחייבויות מוקדמות לרכישה והסכמי שיתוף פעולה טכנולוגיים.

אבל אב-טיפוס הוא רק הצעד הראשון. העלות המצטברת להבאת מטוס צר או בינוני-גוף חדש לרישוי מסחרי מלא ולהקמת פסי ייצור סדרתיים מוערכת בשוק ב-5 עד 8 מיליארד דולר. כדי לגשר על הפער הזה JetZero תידרש לסבבי גיוס ציבוריים או לשותפויות ענק בינלאומיות.

גם התיעוש עצמו מורכב: ייצור חומרים מרוכבים במשטחים עצומים, תבניות ענק, טכנולוגיות ייבוש מחוץ לתנור לחץ ובקרת איכות בלתי הרסנית לגילוי פגמים פנימיים בסיבי הפחמן. במקביל יידרש שכנוע של ספקיות מערכות מובילות להשקיע מאות מיליונים בהתאמת קווי ייצור לרכיבים שאינם סטנדרטיים, כמו מערכות מיזוג לחלל רחב, משטחי היגוי מפוצלים וחיווט מבני לא שגרתי. צווארי בקבוק בדרך לייצור סדרתי הם כמעט ודאות.

ובכל זאת, השילוב בין הלחץ הכלכלי להפחתת פליטות, הצורך הביטחוני במטוסי תדלוק בעלי שרידות וטווח מוגברים וההבשלה של חומרים מרוכבים ואלגוריתמי בקרת טיסה יוצר חלון הזדמנויות חסר תקדים. אם טיסות המבחן של ה-Jet1 יאמתו את נתוני הסימולציות, המטוס של JetZero עשוי לסמן את הנקודה שבה תעשיית התעופה נפרדת סופית מ"הצינור המעופף".

הכותב הוא מהנדס בכיר, מומחה תעופה ועובד בואינג לשעבר.