صنعت هوانوردی جهانی در آستانه یک تحول اساسی قرار گرفته است. شرکت نامآشنای رولزرویس در همکاری با مرکز تحقیقاتی سینتف (SINTEF) نروژ، پروژه بلندپروازانهای را برای طراحی و ساخت موتور هیبریدی هواپیما آغاز کرده است. هدف نهایی این مشارکت علمی-صنعتی، کاهش چشمگیر انتشار دیاکسید کربن تا سقف ۳۰ درصد در پروازهای داخلی و کوتاهبرد است. این فناوری نوین که با الهام از موفقیت خودروهای هیبریدی شکل گرفته، میتواند معادلات آلایندگی در آسمان را دستخوش تغییر کند.
به گزارش ایتنا و به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، محققان این پروژه بر این باورند که موتور هیبریدی هواپیما پتانسیل بالایی برای متحول کردن مسیرهای پروازی کوتاه دارد. با این حال، آنها تأکید میکنند که رسیدن به این هدف والا، نیازمند پشت سر گذاشتن موانع فنی جدی و انجام پژوهشهای بنیادین در شاخههای مختلف مهندسی هوافضا و علم مواد است.
تمرکز بر پروازهای کوتاه؛ راهکاری برای غلبه بر محدودیت باتری
برای درک بهتر منطق این پروژه، باید به تشریح ساده مفهوم موتور هیبریدی هواپیما پرداخت. این سامانه پیشرانه، ترکیبی هوشمندانه از یک موتور الکتریکی و یک موتور احتراقی است که با کار مشترک، ملخها را به چرخش درمیآورند. دلیل تمرکز اولیه بر روی مسیرهای کوتاه، مانند پرواز داخلی تروندهایم به اسلو در نروژ، به محدودیت فنی باتریها بازمیگردد.
تورشتاین گراواکره، پژوهشگر ارشد سینتف، در این خصوص توضیح میدهد: «باتریهای مورد نیاز برای تأمین انرژی موتور الکتریکی، وزن بسیار بیشتری نسبت به سوخت معمولی دارند. هرچه مسافت پروازی طولانیتر شود، هواپیما نیاز به حمل باتریهای سنگینتری خواهد داشت که این مسئله در مسیرهای کوتاهمدت قابل کنترلتر و عملیتر است». به عبارت دیگر، موتور هیبریدی هواپیما در گام نخست برای پروازهای منطقهای طراحی شده تا با چالش وزن باتری مقابله کند.
چالش بزرگ پیش رو: نبود استانداردهای صنعتی برای قطعات کلیدی
هسته اصلی این پروژه مشترک، بر روی توسعه عایقبندی الکتریکی پیشرفته برای یکی از حیاتیترین قطعات موتور هیبریدی هواپیما یعنی «استاتور» متمرکز شده است. استاتور وظیفه دارد با ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار، روتور را به حرکت درآورد. آسترید روکه، مهندس تحقیق و توسعه در رولزرویس الکتریکال نروژ، با اشاره به حساسیت بالای این بخش میگوید: «سیمپیچهای استاتور برای جلوگیری از اتصال کوتاه به عایقی بسیار مقاوم نیاز دارند. چالش اصلی در این است که این عایق باید تا حد امکان نازک باشد تا راندمان را پایین نیاورد، اما در عین حال طول عمر مفید و ایمنی آن تضمین شود».
اما بزرگترین مانع فنی پیش روی تیم تحقیقاتی، نبود استانداردهای لازم برای ساخت قطعاتی است که در فرکانسها و ولتاژهای بسیار بالا کار میکنند. روکه در این زمینه هشدار جدی میدهد: «صنعت هوانوردی در حال حاضر فاقد استانداردهایی برای محاسبه عمر مفید مواد عایق در چنین شرایطی است. ارقام موجود تنها برای فرکانسهای تا یک کیلوهرتز معتبر هستند، در حالی که در این پروژه با فرکانسهایی تا ۵۰ کیلوهرتز سروکار داریم». به همین دلیل، پژوهشگران در حال بررسی عمیق رفتار مواد در شرایط جدید هستند تا ایمنی و دوام محصول نهایی را تضمین کنند. روکه تأکید میکند: «بدون این تحقیقات، ممکن است محصولی خطرناک و غیرقابل استفاده برای عموم تولید کنیم».
کمک ۳۰ درصدی موتور هیبریدی به کاهش آلایندگی هوانوردی
اهمیت توسعه موتور هیبریدی هواپیما زمانی روشنتر میشود که به آمار نگرانکننده انتشار گازهای گلخانهای نگاه کنیم. بر اساس برآوردهای مرکز سینتف، صنعت هوانوردی در حال حاضر مسئول حدود چهار درصد از کل انتشار دیاکسید کربن در اتحادیه اروپا است. در صورت موفقیت پروژههایی مانند طرح حاضر، میتوان انتظار داشت که این سهم تا یک درصد کاهش یابد. گراواکره در توضیح مکانیزم این کاهش میگوید: «اصل اساسی کار همانند خودروهای هیبریدی است؛ یعنی ترکیب هوشمندانه سوخت و الکتریسیته برای دستیابی به بیشترین بازده و کمترین آلایندگی».
مسیر پرپیچوخم تا تجاریسازی موتور هیبریدی هواپیما
با وجود تمام پیشرفتها و چشمانداز روشن، محققان تأکید میکنند که مسیر تحقق هوانوردی هیبریدی تجاری هنوز طولانی است. برای عملیاتی کردن این فناوری، صنعت هوانوردی نیازمند توسعه نسل جدیدی از پروانههای کارآمدتر، پیشرانههای الکتریکی پیشرفتهتر و جعبهدندههای پیچیدهای است که بتوانند موتور الکتریکی و احتراقی را به طور مؤثر به یکدیگر متصل کنند. فراتر از تمام این موارد، چالش اصلی کاهش وزن تمامی قطعات است تا هواپیمای نهایی بتواند با این سامانه جدید به راحتی به پرواز درآید و عملکردی مطمئن و ایمن از خود به نمایش بگذارد.
سینا علیپور
او دانشجوی رشته مهندسی کامپیوتر در مقطع کارشناسی است و فعالیت حرفهای خود را در عرصه رسانه از سال ۱۳۹۸ با یک بلاگ شخصی در حوزه فناوری آغاز کرده است. وی پس از مدتی به عنوان نویسنده آزاد در مجلههای آنلاین تکنولوژی فعالیت کرد و در حال حاضر، دبیر سرویس نقد و بررسی گجتهای هوشمند در یک مجله معتبر تکنولوژی است.
