با ظهور خودروهای برقی و پیشرفت فناوری‌های آن، شركت‌های نوپا در اندیشه توسعه فناوری هواپیماهای برقی مسافربری هستند
پرواز باهواپیما‌ی شارژی
هواپیماهای معمولی سهم زیادی در انتشار دی‌اكسیدكربن و گرمایش جهانی دارند. اما راه‌حل چیست؟ آیا می‌توان صنعت هواپیمایی را تعطیل كرد؟ مسلما نه! ازاین‌رو دانشمندان در تلاشند با تحقق ایده ساخت هواپیماهای برقی به كمك محیط‌زیست بیایند.
چندی است شركت‌های بزرگی چون تِسلا ایده ساخت ماشین‌های برقی را كه زمانی رؤیایی بیش نبود برایمان به واقعیت بدل كرده‌اند و حالا هم شركت‌های نوپا در حوزه هواپیمایی می‌خواهند با هواپیماهای برقی غافلگیرمان كنند.
این روزها شركت‌های نوپا (استارت‌آپ) هواپیمایی زیادی روی ایده ساخت هواپیماهای برقی متمركز شده‌اند. اما این ایده آن‌قدرها هم كه شاید فكر كنید جدید نیست. حتما می‌پرسید اگر ایده چندان جدیدی نیست، پس چرا هنوز با هواپیماهای معمولی سفر می‌كنیم؟ اشتباه نكنید! اتفاقا این روزها به‌واسطه پیشرفت فناوری‌های ساخت باتری بیش از پیش به تحقق رویای پرواز با هواپیماهای برقی نزدیك شده‌ایم.
ایده‌ای نه‌چندان نو
ایده هواپیمای برقی نخستین بار در قرن 19 میلادی آزمایش شد و نوآوری‌های مرتبط یكی پس از دیگری در نیمه دوم قرن 20 ظاهر شدند. چارلز رِنارد و آرتور كنستانتین كرِبز، مهندسان نظامی فرانسه با اضافه‌كردن باتری و موتور برقی به یك هواپیمای متعلق به دهه 1260 شمسی /۱۸۸۰ میلادی توانستند نقشی در پیشرفت تحقق این ایده بازی كنند. بعدها در دهه 1350/ ۱۹۷۰ آزمایش محققان روی استفاده از برق و انرژی خورشیدی برای سفرهای هوایی حسابی گل كرد.
خلاصه این‌كه از پس همین پیشرفت‌های كوچك درنهایت در ۱۵سال اخیر توانستیم شاهد پرواز آزمایشی نخستین نمونه هواپیماهای برقی باشیم. در سال 1390/ ۲۰۱۱ پرواز هواپیمای برقی ای- جِنیوس با موفقیت آزمایش شد. اما ای-جِنیوس هواپیمای دو سرنشینه است و اكنون ایده ساخت هواپیماهای برقی در سطح هواپیماهای مسافربری غول‌پیكر در حال پرورش است.
در حال حاضر دانشمندان به‌طور خاص روی برقی‌سازی هواپیماهای مسافربری متمركز شده‌اند تا این فناوری را در سطح زندگی عامه مردم محقق كنند. باتوجه‌به افزایش قیمت سوخت هواپیما و ضرورت تلاش برای كاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای با هدف بسیار مهمی روبه‌رو هستیم. جالب است بدانید حدود 5 درصد از كل انتشار گاز دی‌اكسیدكربن از سفرهای هوایی ناشی می‌شود. سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی (ایكائو) تصمیم دارد این رقم را تا سال 1399/ ۲۰۲۰ به مرز خنثی برساند. اما قطعا باید تغییرات شگرفی در ساخت هواپیماهای فعلی رخ دهد تا میزان انتشار گاز كربن از سوی صنایع هواپیمایی تا این حد كاهش یابد.
رقابت شركت‌های نوپای هواپیمایی
اكنون آمریكا، رژیم صهیونیستی و آلمان بر سر تحقق ایده هواپیماهای برقی و تجاری‌سازی آن با هم در رقابت هستند. ازجمله شركت‌های نوپای فعال در این زمینه می‌توان به اَمپِر (Ampaire) و رایت الكتریك
(Wright Electric) در لس‌آنجلس اشاره كرد كه روی برقی‌سازی پروازهای منطقه‌ای كار می‌كنند. جِفری اینگلِر، مؤسس و مدیرعامل شركت نوپای امپر، برای ساخت هواپیمای برقی در حال الگوبرداری از هواپیماهای مسافربری عادی است و می‌خواهد نمونه آزمایشی هواپیمای برقی‌اش بتواند مسافت حدود ۵۰۰ كیلومتری را طی كند. این شركت نوپا تا پایان امسال قرار است یك هواپیمای عادی شش‌سرنشینه را با انجام اصلاحاتی به نوع برقی و هیبریدی ارتقا دهد. اما شركت نوپای رایت الكتریك رؤیای بزرگ‌تری در سر دارد و در اندیشه ساخت هواپیمایی ۱۵۰سرنشینه است.
علاوه‌بر امپر و رایت الكتریك، شركت‌های نوپای دیگری هم در این كارزار حضور دارند. مثلا یك شركت نوپای صهیونیستی در تلاش است همین امسال نخستین پروازش را عملی كند. شركت نوپای آلمانی لیلیوم (Lilium)هم از طرح ساخت تاكسی هوایی پنج‌سرنشینه با قابلیت برخاست و فرود عمودی سخن گفته است. شركت نوپای دیگری به‌نام زونوم اِیرو
(Zunum Aero) نیز در واشنگتن قصد دارد پروازهای آزمایشی هواپیماهای نوآورانه‌اش را به‌زودی به آزمایش بگذارد. اینها فقط نمونه‌هایی از رقبا در این كارزارند.
ناگفته نماند فعلا احتمال می‌رود شركت‌های نوپایی مثل امپر و سایر رقبا در مقایسه با غول‌های هواپیماسازی نظیر بوئینگ و ایرباس تنها بتوانند غولچه‌های برقی با ظرفیت جابه‌جایی تعداد مسافر اندك بسازند كه البته همین هم پیشرفت شگرفی است.
پرواز با باتری‌های سنگین
هواپیماهای برقی قاعدتا باید با باتری و موتور برقی كار كنند. این هواپیماها به‌جای سوخت از باتری برای به كار انداختن موتور استفاده می‌كنند. موتور این هواپیماها باید به‌گونه‌ای طراحی شده باشد كه بتواند با دریافت انرژی الكتریكی، انرژی مكانیكی تولید كند. به‌عبارتی در هواپیماهای برقی به‌جای موتورهای سوختی و رادیاتورهای خنك‌كننده باید باتری و موتورهای برقی داشته باشیم.
اما از آنجا كه باتری نمی‌تواند تراكم انرژی حاصل از سوخت را داشته باشد، در نمونه فعلی هواپیماهای برقی در دست ساخت بعضا شاهد تعبیه باتری‌های خیلی سنگین هستیم. در یكی از طرح‌های در حال انجام، وزن باتری ۶۰ درصد وزن كل هواپیما گزارش شده است. درحالی‌كه در هواپیماهای معمولی وزن سوخت تنها ۳۰ درصد وزن كل هواپیما را به خود اختصاص می‌دهد.
اما از مزایای استفاده از باتری به‌عنوان نیروی محركه هواپیما می‌توان به كاهش استهلاك موتور و نیز رهایی از تأمین هزینه‌های خرید سوخت اشاره كرد. دور در دقیقه موتورهای جت عدد بزرگی است و همین عامل موجب افزایش سرعت فرسودگی قطعات موتور می‌شود. مزیت دیگر موتورهای برقی كم‌صدا‌بودن‌شان است. هواپیماهای معمولی به‌دلیل تولید صدای بلند در هر ساعت و در هر محدوده‌ای اجازه پرواز ندارند. اما با هواپیماهای برقی می‌توان انتظار داشت امكان پرواز در مسیرها و ساعات متنوع‌تری از شبانه‌روز فراهم شود.
ایده‌ای با تنوع بی‌نظیر
ایده هواپیماهایی كه با سوخت پاك كار می‌كنند با عناوین مختلفی شناخته می‌شود. گاهی از این‌دست هواپیماها به‌اسم هواپیمای برقی یا ماشین پرنده یاد می‌شود و گاهی هم تاكسی پرنده یا هواپیمای
الكتریكی-هیبریدی گفته می‌شوند.
این اسامی در كلیت شاید شبیه به‌نظر برسند. اما لازم است بدانید در برخی جزئیات باهم متفاوتند.
هواپیماهای ابتكاری كوچك‌تر نظیر هواپیمای تاكسی‌مانند اوبِراِیر (UberAir) را نمی‌توان با مثلا جتی كه قرار است با باتری و موتور برقی ۱۵۰ مسافر را جابه‌جا كند هم‌سنگ كرد. این سبك هواپیماها به‌اضافه هواپیماهایی كه قابلیت برخاست و فرود عمودی دارند یا حتی پهپادهای مسافربری درواقع تنها به‌درد جابه‌جایی تعداد كمی مسافر می‌خورند. برای مثال در نیوزیلند قرار است از تاكسی‌هواپیماهای خودران شركت كیتی هاوك (Kitty Hawk) برای سفرهای كم‌مسافت استفاده شود. اما هواپیمایی نیوزیلند هنوز زمان مشخصی را برای اجرای این طرح اعلام نكرده است. یك نمونه هواپیمای خودران دو سرنشینه هم سال گذشته در دبی آزمایش شد.
مسیری پرچالش
ایده ساخت هواپیماهای برقی مسافربری با همه جذابیتی كه دارد باید مسیر فوق‌العاده پرچالشی را تا تحقق طی كند. همه آنچه در حال حاضر داریم نمونه‌های آزمایشی كوچكند و برخی كارشناسان معتقدند تا زمان ظهور هواپیماهای برقی مسافربری در حد و اندازه هواپیماهای مسافربری سوخت‌سوز باید حالا حالاها صبر كنیم. البته نه این‌كه ساخت هواپیمای برقی مسافربری ایده ناممكنی باشد.
می‌توان خوشبین بود كه شركت‌های نوپای هواپیمایی درنهایت به تحقق كامل این ایده دست خواهند یافت. اما به‌هرحال نباید منكر چالش‌های پیش‌رو بود.
ازجمله مهم‌ترین چالش‌های مطرح به رویكرد محافظه‌كارانه خود صنعت هواپیمایی برمی‌گردد. این صنعت اساسا محافظه‌كار است، زیرا با كوچك‌ترین خطایی در طراحی جان مسافر به خطر می‌افتد. ابتدا برای برخی چالش‌های مهندسی باید چاره‌ای اندیشیده شود. مشكل وزن باتری هم چالش درخور‌توجهی است. باتری در تبدیل انرژی الكتریكی به مكانیكی بهره‌وری بالاتری دارد. اما تراكم انرژی سوخت جت حدود ۵۰ برابر بیشتر از باتری است؛ ضمن این‌كه سوخت مایع می‌سوزد و در طول پرواز به‌تدریج از وزن كل هواپیما كاسته می‌شود. ولی باتری حتی با از‌دست دادن شارژ سبك نمی‌شود. درواقع هواپیما مجبور است وزنی مرده را پس از پایان شارژ با خود یدك بكشد.
به همه اینها كمبود ایستگاه‌های شارژ باتری و مشكلات زیرساختی در فرودگاه را نیز باید اضافه كرد. مشكلات قانونی و حقوقی هم كه جای خود را دارد.
باوجود همه پیشرفت‌های اخیر و شركت‌های نوپایی كه سرسختانه در تلاشند نخستین نسل كاربردی هواپیماهای برقی را به دنیا عرضه كنند، باید واقع‌بین باشیم و بدانیم دست‌كم تا یكی دو دهه آینده شاهد پرواز هواپیماهای برقی مسافری غول‌پیكر نخواهیم بود. هنوز اتفاقات زیادی برای تحقق كامل این ایده باید بیفتد. اما اگر روزی هواپیماهای دارای سوخت پاك جایگزین هواپیماهای فعلی شوند، قطعا كمك بزرگی به حفظ و ترمیم محیط‌زیست خواهد بود.
منبع: Mashable
ایده‌ای نه‌چندان نو
ایده هواپیمای برقی نخستین بار در قرن 19 میلادی آزمایش شد و نوآوری‌های مرتبط یكی پس از دیگری در نیمه دوم قرن 20 ظاهر شدند. چارلز رِنارد و آرتور كنستانتین كرِبز، مهندسان نظامی فرانسه با اضافه‌كردن باتری و موتور برقی به یك هواپیمای متعلق به دهه 1260 شمسی /۱۸۸۰ میلادی توانستند نقشی در پیشرفت تحقق این ایده بازی كنند. بعدها در دهه 1350/ ۱۹۷۰ آزمایش محققان روی استفاده از برق و انرژی خورشیدی برای سفرهای هوایی حسابی گل كرد.
خلاصه این‌كه از پس همین پیشرفت‌های كوچك درنهایت در ۱۵سال اخیر توانستیم شاهد پرواز آزمایشی نخستین نمونه هواپیماهای برقی باشیم. در سال 1390/ ۲۰۱۱ پرواز هواپیمای برقی ای- جِنیوس با موفقیت آزمایش شد. اما ای-جِنیوس هواپیمای دو سرنشینه است و اكنون ایده ساخت هواپیماهای برقی در سطح هواپیماهای مسافربری غول‌پیكر در حال پرورش است.
در حال حاضر دانشمندان به‌طور خاص روی برقی‌سازی هواپیماهای مسافربری متمركز شده‌اند تا این فناوری را در سطح زندگی عامه مردم محقق كنند. باتوجه‌به افزایش قیمت سوخت هواپیما و ضرورت تلاش برای كاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای با هدف بسیار مهمی روبه‌رو هستیم. جالب است بدانید حدود 5 درصد از كل انتشار گاز دی‌اكسیدكربن از سفرهای هوایی ناشی می‌شود. سازمان بین‌المللی هوانوردی غیرنظامی (ایكائو) تصمیم دارد این رقم را تا سال 1399/ ۲۰۲۰ به مرز خنثی برساند. اما قطعا باید تغییرات شگرفی در ساخت هواپیماهای فعلی رخ دهد تا میزان انتشار گاز كربن از سوی صنایع هواپیمایی تا این حد كاهش یابد.
رقابت شركت‌های نوپای هواپیمایی
اكنون آمریكا، رژیم صهیونیستی و آلمان بر سر تحقق ایده هواپیماهای برقی و تجاری‌سازی آن با هم در رقابت هستند. ازجمله شركت‌های نوپای فعال در این زمینه می‌توان به اَمپِر (Ampaire) و رایت الكتریك
(Wright Electric) در لس‌آنجلس اشاره كرد كه روی برقی‌سازی پروازهای منطقه‌ای كار می‌كنند. جِفری اینگلِر، مؤسس و مدیرعامل شركت نوپای امپر، برای ساخت هواپیمای برقی در حال الگوبرداری از هواپیماهای مسافربری عادی است و می‌خواهد نمونه آزمایشی هواپیمای برقی‌اش بتواند مسافت حدود ۵۰۰ كیلومتری را طی كند. این شركت نوپا تا پایان امسال قرار است یك هواپیمای عادی شش‌سرنشینه را با انجام اصلاحاتی به نوع برقی و هیبریدی ارتقا دهد. اما شركت نوپای رایت الكتریك رؤیای بزرگ‌تری در سر دارد و در اندیشه ساخت هواپیمایی ۱۵۰سرنشینه است.
علاوه‌بر امپر و رایت الكتریك، شركت‌های نوپای دیگری هم در این كارزار حضور دارند. مثلا یك شركت نوپای صهیونیستی در تلاش است همین امسال نخستین پروازش را عملی كند. شركت نوپای آلمانی لیلیوم (Lilium)هم از طرح ساخت تاكسی هوایی پنج‌سرنشینه با قابلیت برخاست و فرود عمودی سخن گفته است. شركت نوپای دیگری به‌نام زونوم اِیرو
(Zunum Aero) نیز در واشنگتن قصد دارد پروازهای آزمایشی هواپیماهای نوآورانه‌اش را به‌زودی به آزمایش بگذارد. اینها فقط نمونه‌هایی از رقبا در این كارزارند.
ناگفته نماند فعلا احتمال می‌رود شركت‌های نوپایی مثل امپر و سایر رقبا در مقایسه با غول‌های هواپیماسازی نظیر بوئینگ و ایرباس تنها بتوانند غولچه‌های برقی با ظرفیت جابه‌جایی تعداد مسافر اندك بسازند كه البته همین هم پیشرفت شگرفی است.
پرواز با باتری‌های سنگین
هواپیماهای برقی قاعدتا باید با باتری و موتور برقی كار كنند. این هواپیماها به‌جای سوخت از باتری برای به كار انداختن موتور استفاده می‌كنند. موتور این هواپیماها باید به‌گونه‌ای طراحی شده باشد كه بتواند با دریافت انرژی الكتریكی، انرژی مكانیكی تولید كند. به‌عبارتی در هواپیماهای برقی به‌جای موتورهای سوختی و رادیاتورهای خنك‌كننده باید باتری و موتورهای برقی داشته باشیم.
اما از آنجا كه باتری نمی‌تواند تراكم انرژی حاصل از سوخت را داشته باشد، در نمونه فعلی هواپیماهای برقی در دست ساخت بعضا شاهد تعبیه باتری‌های خیلی سنگین هستیم. در یكی از طرح‌های در حال انجام، وزن باتری ۶۰ درصد وزن كل هواپیما گزارش شده است. درحالی‌كه در هواپیماهای معمولی وزن سوخت تنها ۳۰ درصد وزن كل هواپیما را به خود اختصاص می‌دهد.
اما از مزایای استفاده از باتری به‌عنوان نیروی محركه هواپیما می‌توان به كاهش استهلاك موتور و نیز رهایی از تأمین هزینه‌های خرید سوخت اشاره كرد. دور در دقیقه موتورهای جت عدد بزرگی است و همین عامل موجب افزایش سرعت فرسودگی قطعات موتور می‌شود. مزیت دیگر موتورهای برقی كم‌صدا‌بودن‌شان است. هواپیماهای معمولی به‌دلیل تولید صدای بلند در هر ساعت و در هر محدوده‌ای اجازه پرواز ندارند. اما با هواپیماهای برقی می‌توان انتظار داشت امكان پرواز در مسیرها و ساعات متنوع‌تری از شبانه‌روز فراهم شود.
ایده‌ای با تنوع بی‌نظیر
ایده هواپیماهایی كه با سوخت پاك كار می‌كنند با عناوین مختلفی شناخته می‌شود. گاهی از این‌دست هواپیماها به‌اسم هواپیمای برقی یا ماشین پرنده یاد می‌شود و گاهی هم تاكسی پرنده یا هواپیمای
الكتریكی-هیبریدی گفته می‌شوند.
این اسامی در كلیت شاید شبیه به‌نظر برسند. اما لازم است بدانید در برخی جزئیات باهم متفاوتند.
هواپیماهای ابتكاری كوچك‌تر نظیر هواپیمای تاكسی‌مانند اوبِراِیر (UberAir) را نمی‌توان با مثلا جتی كه قرار است با باتری و موتور برقی ۱۵۰ مسافر را جابه‌جا كند هم‌سنگ كرد. این سبك هواپیماها به‌اضافه هواپیماهایی كه قابلیت برخاست و فرود عمودی دارند یا حتی پهپادهای مسافربری درواقع تنها به‌درد جابه‌جایی تعداد كمی مسافر می‌خورند. برای مثال در نیوزیلند قرار است از تاكسی‌هواپیماهای خودران شركت كیتی هاوك (Kitty Hawk) برای سفرهای كم‌مسافت استفاده شود. اما هواپیمایی نیوزیلند هنوز زمان مشخصی را برای اجرای این طرح اعلام نكرده است. یك نمونه هواپیمای خودران دو سرنشینه هم سال گذشته در دبی آزمایش شد.
مسیری پرچالش
ایده ساخت هواپیماهای برقی مسافربری با همه جذابیتی كه دارد باید مسیر فوق‌العاده پرچالشی را تا تحقق طی كند. همه آنچه در حال حاضر داریم نمونه‌های آزمایشی كوچكند و برخی كارشناسان معتقدند تا زمان ظهور هواپیماهای برقی مسافربری در حد و اندازه هواپیماهای مسافربری سوخت‌سوز باید حالا حالاها صبر كنیم. البته نه این‌كه ساخت هواپیمای برقی مسافربری ایده ناممكنی باشد.
می‌توان خوشبین بود كه شركت‌های نوپای هواپیمایی درنهایت به تحقق كامل این ایده دست خواهند یافت. اما به‌هرحال نباید منكر چالش‌های پیش‌رو بود.
ازجمله مهم‌ترین چالش‌های مطرح به رویكرد محافظه‌كارانه خود صنعت هواپیمایی برمی‌گردد. این صنعت اساسا محافظه‌كار است، زیرا با كوچك‌ترین خطایی در طراحی جان مسافر به خطر می‌افتد. ابتدا برای برخی چالش‌های مهندسی باید چاره‌ای اندیشیده شود. مشكل وزن باتری هم چالش درخور‌توجهی است. باتری در تبدیل انرژی الكتریكی به مكانیكی بهره‌وری بالاتری دارد. اما تراكم انرژی سوخت جت حدود ۵۰ برابر بیشتر از باتری است؛ ضمن این‌كه سوخت مایع می‌سوزد و در طول پرواز به‌تدریج از وزن كل هواپیما كاسته می‌شود. ولی باتری حتی با از‌دست دادن شارژ سبك نمی‌شود. درواقع هواپیما مجبور است وزنی مرده را پس از پایان شارژ با خود یدك بكشد.
به همه اینها كمبود ایستگاه‌های شارژ باتری و مشكلات زیرساختی در فرودگاه را نیز باید اضافه كرد. مشكلات قانونی و حقوقی هم كه جای خود را دارد.
باوجود همه پیشرفت‌های اخیر و شركت‌های نوپایی كه سرسختانه در تلاشند نخستین نسل كاربردی هواپیماهای برقی را به دنیا عرضه كنند، باید واقع‌بین باشیم و بدانیم دست‌كم تا یكی دو دهه آینده شاهد پرواز هواپیماهای برقی مسافری غول‌پیكر نخواهیم بود. هنوز اتفاقات زیادی برای تحقق كامل این ایده باید بیفتد. اما اگر روزی هواپیماهای دارای سوخت پاك جایگزین هواپیماهای فعلی شوند، قطعا كمك بزرگی به حفظ و ترمیم محیط‌زیست خواهد بود.
منبع: Mashable