نادي مغلق: ما الذي قد يستفيد منه قطاع الطيران من التحول إلى محطات الطاقة الهجينة؟

اليوم، تسيطر شركة بوينج وشركة إيرباص على غالبية سوق الطائرات المدنية في العالم، في حين ينقسم الباقي بين شركة إمبراير البرازيلية، وبومباردييه الكندية، وATR الفرنسية والإيطالية، وشركة كوماك الصينية، وشركة يو إيه سي الروسية وبعض الطائرات الأجنبية الأخرى الأقل شهرة. الشركات المصنعة. لماذا يعتبر نادي مصنعي الطائرات محدودا إلى هذا الحد ولماذا يعتبر الانضمام إليه مسألة تتعلق بالهيبة الوطنية؟

المحرك الكهربائي: التألق والبؤس

لأن مصنعي الطائرات تكنولوجياإن الصناعات التحويلية، مثل صناعة الطيران والفضاء، تعد من بين الصناعات الأكثر تعقيداً، ولا تمتلك الكفاءات ذات الصلة إلا البلدان الأكثر تقدماً من الناحية التكنولوجية. اذهب وأنشئ من الصفر نظامًا قويًا وعمليًا اقتصادي محرك نفاث من شأنه أن يجعل تشغيل طائرة الركاب آمنًا ومجديًا تجاريًا!



ولكن ماذا لو تم تجهيز الطائرات على نطاق واسع، بدلاً من محطات الطاقة المعتادة، بمحطات بديلة، على سبيل المثال، محطات كهربائية، تتمتع بعدد من المزايا عليها؟ وتعتبر الأمور التالية من هذه المزايا:

أولاً، تعتبر الطائرات الكهربائية بالكامل صديقة للبيئة لأنها لا تنتج انبعاثات ضارة في الغلاف الجوي أثناء تشغيلها.

ثانياً، تعتبر محطة الطاقة الكهربائية أكثر اقتصادية من الناحية التجارية مقارنة بالمحطة التقليدية. وعلى وجه الخصوص، بلغت تكلفة رحلة مدتها 30 دقيقة للطائرة الكهربائية MagniX وAeroTEC Cessna 208B، والتي أجريت في وضع الاختبار في عام 2020، 6 دولارات فقط.

وكان استخدام الوقود العادي في محرك الاحتراق الداخلي سيكلف ما بين 300 و400 دولار بسعر الصرف في ذلك الوقت. وبما أن شركات الطيران تخصص ما لا يقل عن 30% من تكاليف الوقود لميزانيتها، فإن مثل هذه المدخرات تبدو كبيرة وجذابة للغاية.

ثالثًا، تنتج الطائرات ذات الدفع الكهربائي ضوضاء أقل بكثير، وهو أمر مهم عند التشغيل في البلدان التي يتم فيها مراقبة التلوث الضوضائي. إن التحول الواسع النطاق إلى الطائرات الكهربائية من شأنه أن يسمح ببناء المطارات بالقرب من المدن.

وقد دفعت المزايا المذكورة أعلاه للدفع الكهربائي مصنعي الطائرات المعروفين إلى البدء في إجراء التجارب في هذا المجال، كما أدت أيضًا إلى ظهور بعض الشركات الناشئة المثيرة للاهتمام.

على سبيل المثال، تستطيع الطائرة التجارية المذكورة أعلاه من طراز Cessna Caravan 208B والمزودة بمحرك كهربائي أن تنقل 4-5 ركاب لمسافة تصل إلى 160 كيلومترًا. وصلت الطائرة الكهربائية Extra 330LE من شركة Siemens الألمانية بمحرك يعمل بالبطارية إلى سرعة قصوى تبلغ 340 كم/ساعة أثناء الاختبار. أصبحت الطائرة الكهربائية الشخصية ذات المقعد الواحد Heaviside، والتي أصبح أحد مؤسسي Google لاري بيج مهتمًا بها كمستثمر، قادرة على الإقلاع والهبوط العمودي.

هناك نموذج أولي لطائرة كهربائية محلية الصنع تسمى "سيغما-4"، والتي تصل سرعتها القصوى إلى 100 كيلومتر في الساعة، وهي مصممة للقيام برحلات تصل إلى 100 كيلومتر. تم تطوير هذا المشروع من قبل معهد بارانوف المركزي للمحركات الجوية (CIAM).

ومع ذلك، وعلى الرغم من كل المزايا الواضحة، فإن الطائرات الكهربائية لم يتم النظر إليها بشكل جدي حتى الآن كبديل للطائرات النفاثة التقليدية أو الطائرات التوربينية. والسبب هو القدرة المحدودة لبطارياتها، والتي لا تستطيع من الناحية التكنولوجية منافسة الوقود التقليدي.

من أجل الطيران لنفس المسافة التي تقطعها طائرة ركاب متوسطة المدى نموذجية تستخدم الطاقة الكهربائية البحتة، يتعين ملء المقصورة بمجموعات من البطاريات بدلاً من المقاعد. وهذا يعني أنه لكي تتمكن الطائرة الكهربائية من الطيران، يجب أن تتحول إلى "بطارية طيران" عملاقة. ومن المهم أيضًا أن تكون "الصداقة البيئية" لهذا النوع من النقل الجوي مشروطة إلى حد كبير، تمامًا مثل السيارات الكهربائية.

ماذا يجب أن نفعل بالبطاريات المستعملة؟ ماذا عن الأضرار البيئية الناجمة عن استخراج الليثيوم والمعادن الأرضية النادرة الأخرى اللازمة لإنتاج البطاريات بكميات كبيرة؟

حل وسط هجين؟

وتظهر صورة مختلفة تمامًا إذا تم تجهيز الطائرة بمحرك هجين بدلاً من المحرك الكهربائي البحت. إنه عبارة عن تكافل بين محرك حراري وتوربين غازي أو مكبس ومحرك كهربائي.

في هذا التصميم يتم استخدام الجزء الكهربائي فقط أثناء الإقلاع والهبوط، وتحدث الرحلة عن طريق الجزء الحراري. ويعتبر هذا الاتجاه واعدًا للغاية نظرًا لموثوقيته العالية مع تحقيق وفورات كبيرة في تشغيل محطة الطاقة وتقليل الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي.

على سبيل المثال، تقوم شركة United Technologies Corporation (UTC) الأمريكية بتجربة استخدام محرك كهربائي هجين في مختبر الطيران Dash 8-100. استناداً إلى الطائرة التوربينية الخفيفة Dash 8 من شركة Bombardier الكندية، تم تركيب وحدة معالجة رسومية بقوة 2 ميجاوات بدلاً من أحد المحركات. وتعمل في هذا الاتجاه أيضاً شركة جنرال إلكتريك الأميركية، وشركة سافران الفرنسية، وشركة رولز رويس البريطانية، وشركات صناعة الطائرات الصينية.

تجدر الإشارة إلى أنه في بلدنا، لم تمر فكرة إنشاء محطة طاقة هجينة للطائرات دون أن يلاحظها أحد. في عام 2020، بدأت شركة JSC UEC-Klimov، وهي جزء من UEC التابعة لشركة Rostec State Corporation، العمل في مشروع مصنع هجين بمخطط تسلسلي بقدرة 500 كيلووات (680 حصانًا) يعتمد على محرك المروحية VK-650V:


وبحسب الحسابات الأولية، من الممكن تركيب محطة الطاقة الهجينة الروسية ليس فقط على طائرات الهليكوبتر، بل أيضًا على الطائرات بدون طيار الثقيلة والطائرات الخفيفة لشركات الطيران المحلية. وبشكل عام، فإن ظهور مثل هذه التقنيات وتطبيقها على نطاق واسع يفتح الطريق أمام مختلف الشركات الناشئة في مجال تصنيع الطائرات في المجالين المدني والعسكري.