X-57.. طائرة ناسا الكهربائية الخالية من الانبعاثات تستعد للطيران
العالم ينتظر ثورة في تكنولوجيا البطاريات، ثورة تمنح كثافة طاقة مماثلة لوقود الطائرات.
طائرة وكالة ناسا التجريبية X-57، من المقرر أن تطير لأول مرة هذا العام، لديها 14 مروحة مثيرة للإعجاب على طول أجنحتها، ويتم تشغيلها بالكامل بالكهرباء، لكن إلى أي مدى ستقرب طائرة ناسا من هدف تخلي الطيران عن الوقود الأحفوري والانبعاثات؟
تستخدم X-57 بطاريات الليثيوم لتشغيل المحركات الكهربائية لمراوحها، لكن الطاقة التي تحصل عليها من البطاريات، بالنسبة إلى وزنها، أقل 50 مرة مما يمكن الحصول عليه من وقود الطائرات .
X-57 هي طائرة Tecnam P2006T ، إيطالية الصنع معدلة بأربعة مقاعد، تعتمد على مجموعة من المراوح والمحركات الصغيرة، والعديد من البطاريات المنتشرة عبر الطائرة، والمعروفة باسم “الدفع الموزع”، يمثل هذا النهج مجالًا مثيرًا للبحث والتطوير يمكن العثور عليه في العديد من تصميمات الطائرات الكهربائية التجريبية.
ولادة جديدة
الأمر المختلف في X-57 ، هو إعادة تصميم الأجنحة بالكامل مع وضع المراوح لتحسين تدفق الهواء حولها، المروحة يمكن طي ريشها للخلف لتقليل السحب.
تقنية المروحة بشكل عام لها ولادة جديدة، لم تصبح التصميمات أكثر كفاءة فحسب، بل أصبحت أيضًا أقل ضوضاءً وبأسعار معقولة، يمكن أيضًا تغيير سرعة المراوح وزاوية انحدارها أثناء الرحلة للتكيف مع سرعات الطائرات المختلفة المطلوبة للإقلاع والهبوط والإبحار.
تتغير كثافة الهواء مع الارتفاع وتؤثر على الدفع الذي تحصل عليه من المروحة، الآن بعد أن أصبح بإمكان ناسا صنع مراوح تعمل بفاعلية على جميع الارتفاعات والسرعات، يمكن الحصول على أقصى استفادة من الطاقة المخزنة في البطاريات، تصميمات جديدة، مثل أول مروحة ذات 11 ريشة (على متن طائرة بايبر شايان) ، تحقيق قوة دفع عالية جدًا حتى في ظل كثافة الهواء العالية.
حتى أن بعض الطائرات تستخدم “الدفع الموجه” من خلال السماح للمحركات والمراوح بالدوران، مما يعطي خيار الإقلاع والهبوط العمودي، قد تشبه هذه الطائرات المروحيات أكثر من الطائرات، وقد تعني أن المطارات التقليدية ذات المدارج الطويلة والمحطات الكبيرة ستكون شيئًا من الماضي.
تقنية البطارية
يستخدم X-57 بطاريات ليثيوم أيون جاهزة، وذلك لأن المشروع يعالج في المقام الأول إمكانية تكوين المروحة والجناح الجديد بدلاً من تطوير البطارية المثالية.
لكن هذا سيكون تحديًا مهمًا لمطوري الطائرات الكهربائية للتغلب عليه، تعد بطاريات الليثيوم أفضل حتى الآن، لكنها لا تزال ثقيلة، معدن الليثيوم خطير أيضًا لأنه يشتعل بسهولة.
هناك مزايا في استخدام البطاريات، يظل وزنهم ثابتًا طوال الرحلة، مما يعني أنهم لا يحتاجون إلى التخزين في الأجنحة كما كان وقود الطائرات تقليديًا، بالوقود السائل، ينخفض وزن الطائرة بشكل كبير، حيث يتم استهلاك الوقود، ويضمن الاحتفاظ بالوقود في الأجنحة عدم تغيير توازن الطائرة.
كثافة الطاقة – مقدار الطاقة التي تحتويها البطارية مقارنةً بوزنها أو حجمها- هو ما يهم، تُحرز تطورات جديدة باستمرار، مثل البطاريات التي تم إنشاؤها على أساس تكنولوجيا الكم، ولكن في حين أن هذه الشحنات أسرع من البطاريات العادية، فإنها لن تحل محل بطاريات الليثيوم ومن غير المرجح أن تغير احتمالات الطيران بالطاقة الكهربائية.
العالم ينتظر ثورة في تكنولوجيا البطاريات، ثورة تمنح كثافة طاقة مماثلة لوقود الطائرات.
هل X-57 المستقبل؟
مع مدى يبلغ حوالي 160 كم، ووقت طيران يبلغ حوالي ساعة واحدة، لا يُتوقع أن تؤدي الطائرة X-57 إلى تقنية بديلة للطيران لمسافات طويلة، على الأقل ليس على الفور.
بدلاً من ذلك، تعد الرحلات الجوية القصيرة التي تقل عشرة ركاب أو نحو ذلك هدفًا جيدًا، ومحتملًا للرحلات المبكرة التي تعمل بالبطارية.
طائرات الطاقة الهيدروجينية
تعتبر الطائرات التي تعمل بالطاقة الهيدروجينية أيضًا ذات أهمية كبيرة، لأن كثافة طاقة الهيدروجين أكبر بثلاث مرات من كثافة وقود الطائرات التقليدية، لكن الهيدروجين غاز ويجب تخزينه في خزانات وقود مضغوطة لتقليل حجمه، وسيتطلب ذلك إعادة التفكير بشكل كامل في تصميم الطائرة، تم إجراء بعض الأعمال باستخدام الهيدروجين المخزن كسائل عند -253 درجة مئوية.
لذلك فإن استخدام الهيدروجين في الطيران مثير، لكنه غير عملي على الأرجح.
الوقود الاصطناعي جاهز للاستخدام كبديل لوقود الطائرات – بسعر. ربما مع تطور التقنيات، ستصبح أرخص، لكن لا يزال من المحتمل أن ترتفع تكلفة الطيران مع الابتعاد عن الوقود الأحفوري.
من شبه المؤكد أن البطاريات ستشغل الرحلات القصيرة المدى في المستقبل القريب، وإذا حدثت ثورة في تكنولوجيا البطاريات، فسيتم تغيير مستقبل الطيران تمامًا.
