هواپیما های آینده؛ پرواز با برق و هیدروژن؟! - افق بسطام

ایرباس ماوریک، هواپیمای آزمایشی بدون سرنشین

شرکت ایرباس ماه ها است که هواپیمای جدید و متفاوتی را در مکانی ناتعیین آزمایش می نماید. این هواپیما که سه متر عرض دارد، با وجود جثه کوچکش می تواند آغاز تغییری عظیم در صنعت هوانوردی باشد. بدنه سه گوش آن در اصطلاح با طرح بلندد-وینگ یا همان بال-تلفیقی شناخته می گردد.

ایرباس، این هواپیمای کنترل از راه دور را ماوریک نامیده و تاکید نموده است در حال حاضر، تنها ساختار و ترکیب آن را آزمایش می نماید. با این حال این شرکت می گوید: این طرح قابلیت های ویژه ای دارد.

ممکن است در آینده نسخه عظیمتر و مسافربری این هواپیما ارائه گردد. در هواپیما های معمولی، بدنه بسیار سنگین است و برای پرواز به بال های عظیمی احتیاج دارد. اما در طرح بال-تلفیقی، کل ساختار به بلند کردن هواپیما یاری می نماید و با اینکه قابلیت حمل بار متناسبی دارد، می تواند سبک تر و کوچک تر از هواپیما های معمولی باشد.

ایرباس ماوریک، هواپیمای آزمایشی بدون سرنشین

ماوریک یکی از پروژه های نسل جدید هواپیما های ایرباس و دیگر شرکت های هوانوردی است. هدف از ساخت این فراوریات کاهش 50 درصدی آلاینده های حمل و نقل هوایی تا 30 سال آینده است.

ساندرا بورشافر، مدیر اجرایی ایرباس آپ نکست که فناوری های جدید را برای شرکت های مهم هوافضایی اروپا آنالیز می نماید در این باره می گوید: چالش عظیمی پیش روی ما است. جامعه توقع زیادی از ما دارد و این وظیفه ما است که آن را برآورده کنیم. ما باید به دستاورد های مهمی در تکنولوژی برسیم. هم زمان یک ایده غیرمعمول دیگر نیز در دانشگاه تکنولوژی دلفت هلند در حال آنالیز است.

هواپیمای فلایینگ-وی که مسافران را در بال هایش جا می دهد

گروهی از محققان در این دانشگاه روی طرح فلایینگ-وی یا همان وی پرنده کار می نمایند. این پروژه، طرحی جدید برای یک هواپیمای دوربرد است که به گفته این محققان می تواند تا 20 درصد کارآمدتر از هواپیما های خوش ترکیب و مدرنی مانند ایرباس A350 باشد. بدنه این هواپیما نیز مانند ماوریک، نامتعارف و شبیه به یک سر نیزه است. دو بال این هواپیما به عقب کشیده شده و به شکل یک حرف وی انگلیسی طراحی شده است. مسافرین و بار نیز داخل دو بال مستقر می شوند.

ساخت یک مدل قابل پرواز هواپیمای فلایینگ - وی برای آزمایش

طراحان فلایینگ-وی معتقدند ساخت بال های این هواپیما نسبت به بال تلفیقی ماوریک که بدنه ای یک پارچه دارد، ارزان تر است. چون قطعات بدنه فلایینگ-وی را می توان جداگانه فراوری کرد و دو بال آن به بقیه سازه متصل می گردد. مدیر پروژه فلایینگ-وی می گوید: ما فکر می کنیم که در مقایسه با طرح هایی که اجزای غیرمعمول تری دارند، می توانیم هزینه فراوری کمتری داشته باشیم.

ایده اصلی فلایینگ-وی متعلق به تز یک دانشجوی کارشناسی ارشد بود. این هواپیما با یاری شرکت هواپیمایی هلند، KLM و شرکت ایرباس فراوری می گردد. تابستان پارسال برای اولین بار نسخه کوچک فلایینگ-وی از یک پایگاه هوایی در آلمان با موفقیت پرواز کرد. فاصله بین دو بال این نسخه آزمایشی حدود سه متر بود. این هواپیما الکتریکی بود.

فلایینگ-وی در پرواز دچار کمی نوسان آیرودینامیکی شد که حفظ تعادل در بال ها را با مشکل روبرو کرد. این اتفاق موجب شد فرود تقریبا سختی داشته باشد و در زمان فرود کمی آسیب ببیند. با این وجود، محققان این آزمایش را موفقیت آمیز خواندند. اطلاعات به دست آمده از این آزمایش در دست آنالیز است و در یک شبیه ساز پرواز به کار گرفته شده است.

با اینکه شیوع ویروس کرونا موجب کاهش شدید درآمد شرکت های هواپیمایی شده است، شرکت KLM می گوید همچنان به تحقیق و توسعه فلایینگ-وی یاری خواهد نمود. سود و درآمد صنعت مسافرت های هوایی به کنترل هزینه ها وابسته است؛ بنابراین از هواپیما های مقرون به صرفه و کارآمد استقبال می گردد. به خصوص که حالا برای کاهش تاثیرات مخرب بر محیط زیست، فشار بر این صنعت بیش از پیش شده است.

اما از آن جایی که ساختار هواپیما های مسافربری دهه ها است تغییر چندانی ننموده است باید به مسائل کاربردی دیگری هم توجه کرد. یکی از آن ها نحوه سوار یا پیاده شدن مسافران است. برای مثال در هواپیما هایی با بال های تلفیقی، مانند ماوریک، قسمت پهن مرکزی موجب می گردد که به زمان بیشتری برای سوار شدن مسافران احتیاج باشد. همچنین مسافرانی که در قسمت میانی می نشینند از در های خروج اضطراری دور هستند.

مسئله دیگر، راحتی مسافران است. در هواپیما های بال-تلفیقی، اوج گیری و فرود با شیب بیشتری صورت می گیرد؛ بنابراین مسافرانی که در ردیف های کناری می نشینند و به لبه بال ها نزدیک ترند در زمان چرخش هواپیما حرکت بیشتری را حس می نمایند.

علاوه بر این ها ساخت هواپیما های جدید چالشی برای صنعت هوافضا است. برای مثال در حال حاضر شرکت ایرباس، قطعات و بخش های هر هواپیما را در مناطق مختلفی در اروپا فراوری نموده و در مرحله پایانی و مونتاژ، آن ها را به هامبورگ آلمان یا تولوز فرانسه منتقل می نماید.

استفاده از تخصص منحصر به فرد هر منطقه در فراوری یک هواپیما، فرایند و زنجیره ای جاافتاده است. استیو رایت، متخصص الکترونیک هوابرد از دانشگاه بریستول می گوید: فرآیند کارآمد فراوری کنونی، دیگر پاسخگو نخواهد بود و این فرایند باید از نو شکل بگیرد.

هواپیمای آزمایشی بوئینگ

ایرباس تاکید می نماید که در حال رسیدگی به این مسائل است و آن ها را همگام با فرایند طراحی پیش می برد. با این حال شکی نیست که ارائه طرح های منحصر به فردی همچون بال-تلفیقی و فلایینگ-وی، برای هر فراوری نماینده ریسک عظیمی خواهد بود.

رقیب این شرکت، بوئینگ نیز سال ها است روی طرحی نسبتا غیرمعمول به نام TTBW کار می نماید. این هواپیما ظاهری تقریبا عادی دارد. اما بال های آن بلندتر و نازک ترند و پایه ای مقاوم آن ها را از قسمت پایین بدنه به سمت بالا نگه می دارد. علاوه بر این، قابلیت تاشدگی بال ها به جابجایی این هواپیما در فرودگاه یاری می نماید.

بوئینگ می گوید این طرح جدید، نسبت به هواپیما های معمولی، 9 درصد سوخت کمتری مصرف می نماید.

تحقیقات جدید علاوه بر جنبه آیرودینامیک به منابع انرژی هواپیما های آینده هم می پردازند. باتری می توا ند برای پرواز های کوتاه مدت با مسافران محدود گزینه مناسبی باشد.

ایرباس پروژه ای برای استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت نسل جدیدی از هواپیما های آینده خود دارد

باتری، اما برای پرواز هایی با مسافت طولانی ناکارآمد است. نه تنها انرژی آن محدود است، بلکه وزن بالای آن نیز مشکل آفرین است. صنعت هوانوردی گزینه هایی مانند تلفیق نیرو را هم آنالیز می نماید. در این روش بخشی از نیروی رانش هواپیما از برق فراوری می شو

یکی از تحقیقات مهم در این زمینه، پروژه مشترک سه شرکت، ایرباس، رولزرویس و زیمنس بود. در این پروژه یک موتور برقی 2MV روی هواپیمای آزمایشی چهار موتوره BAe146 نصب شده بود. اما شیوع ویروس کرونا موجب شد ایرباس در اولویت برنامه هایش بازنگری کند و این پروژه منتفی شد.

یکی از برنامه های جدید این شرکت، تحقیقات در خصوص نیروی رانش هیدروژن است. ایرباس میخواهد تا 15 سال دیگر اولین هواپیمای بدون آلاینده دنیا را بسازد. این شرکت در کوشش است با ترکیب موتور های توربین هیدروژن سوز و پیل های سوختی هیدروژنی، نیروی برق فراوری کند. سپتامبر گذشته، این شرکت از سه طرح برای استفاده از سوخت هیدروژنی پرده برداری کرد.

یکی از ایده های مطرح شده، هواپیما های بال-تلفیقی بود که نشان می دهد سوخت هیدروژن حتی می تواند در طرح های غیرمعمول هم کارآمد باشد. اما این ایده با یک مشکل اساسی روبرو است. بیشتر منابع هیدروژن از متان گرفته می گردد. برای این کار متان که یک سوخت فسیلی است در فشار بالا با بخار ترکیب می گردد. این فرآیند به انرژی فراوانی احتیاج دارد و مقدار زیادی دی اکسید کربن فراوری می نماید.

برای به صفر رساندن فراوری آلاینده ها، هیدروژن مورد احتیاج هواپیما را باید بتوان از روش هایی سازگار با محیط زیست فراوری کرد. اما به گفته گلن لولین، نایب رئیس هواپیما های بدون آلاینده ایرباس، در نهایت، جامعه خودش راهکار این مسئله را ارائه خواهد نمود. او می گوید: در یک دهه آینده، جامعه دنیای برای عمل به معاهده پاریس و رسیدن به اهداف محیط زیستی تعیین شده، باید به مصرف هیدروژن تجدیدپذیر روی بیاورد. د.

منبع: فرادید