شرکت بریتانیایی رولزرویس با همکاری موسسه تحقیقاتی نروژی SINTEF پروژه‌ای را کلید زده که هدف آن ساخت موتور هیبریدی هواپیما مبتنی بر ترکیب انرژی الکتریکی و سوخت فسیلی است.
به گزارش سرویس هوافضای تکناک، صنعت هوانوردی در تلاش است با الهام از موفقیت خودروهای هیبریدی، مسیر تازه‌ای را برای کاهش ردپای کربنی خود ترسیم کند و اکنون رولزرویس به دنبال آن است که آلایندگی این صنعت را بدون لطمه به قابلیت اطمینان عملیاتی کاهش دهد. برآورد پژوهشگران نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند میزان انتشار CO2 را به‌ویژه در پروازهای داخلی کوتاه‌برد تا سقف ۳۰ درصد کاهش دهد. با وجود این، تحقق این هدف مستلزم عبور از چالش‌های فنی پیچیده و انجام تحقیقات گسترده در حوزه مواد و مهندسی برق است.
حتما بخوانید: آمریکا آماده آزمایش موشک مافوق صوت HASTE می شود
در معماری این پیشرانه، موتور الکتریکی در کنار موتور احتراقی، نیروی لازم را برای چرخش ملخ تامین می‌کند. به گفته SINTEF، این راهکار می‌تواند آلایندگی مسیرهای داخلی نروژ، از جمله پرواز تروندهایم–اسلو را به شکل محسوسی کاهش دهد. تمرکز اصلی همکاری مشترک، توسعه سامانه عایق الکتریکی برای استاتور موتور هیبریدی رولزرویس است؛ قطعه‌ای کلیدی که با تبدیل جریان عبوری از سیم‌پیچ‌ها به میدان مغناطیسی متناوب، روتور را به حرکت درمی‌آورد. در شرایط پرواز هیبریدی که با ولتاژها و فرکانس‌های بالا همراه است، عملکرد و دوام عایق، اهمیت حیاتی پیدا می‌کند.
آسترید روکه، مهندس تحقیق و توسعه رولزرویس الکتریک نروژ تاکید کرد که عایق سیم‌پیچ‌ها باید از بروز اتصال کوتاه جلوگیری کند و در عین حال تا حد امکان نازک باشد، بدون آنکه طول عمر عملیاتی آن قربانی شود. چالش اصلی این است که هنوز استاندارد صنعتی مشخصی برای محاسبه عمر مفید عایق‌ها در ولتاژها و فرکانس‌های بسیار بالا وجود ندارد. استانداردهای موجود تنها عملکرد مواد را تا حدود یک کیلوهرتز پوشش می‌دهند، در حالی که این پروژه با فرکانس‌هایی در محدوده ۵۰ کیلوهرتز سروکار دارد. از این رو، تیم تحقیقاتی در پی توسعه دانش فنی درباره رفتار مواد در این شرایط حاد است تا اطمینان حاصل شود که الزامات ایمنی و طول عمر برآورده می‌شود، چرا که هرگونه خطا در این سطح می‌تواند پیامدهایی جدی برای ایمنی پرواز به همراه داشته باشد.
بیشتر بخوانید: هواپیمای هایپرسونیک آلمان؛ ترکیب جنگنده و فضاپیما در یک سامانه
رقابت برای تحقق هوانوردی هیبریدی تنها به همکاری SINTEF و رولزرویس محدود نمی‌شود. شرکت GE Aerospace در ژانویه، از دستیابی به یک دستاورد کلیدی خبر داد: تکمیل موفق آزمایش زمینی یک موتور توربوفن تجاری که قادر است در حین کار، انرژی الکتریکی را برداشت، منتقل و به سامانه بازگرداند؛ قابلیتی که ستون فقرات معماری‌های هیبریدی آینده به حساب می‌آید.
بر اساس برآوردهای SINTEF، استقرار گسترده هواپیماهای هیبریدی می‌تواند انتشار CO2 اتحادیه اروپا را حدود یک درصد کاهش دهد. این در حالی است که صنعت هوانوردی هم‌اکنون نزدیک به چهار درصد از کل انتشار این اتحادیه را تولید می‌کند؛ سهمی که با رشد تقاضای سفر هوایی، تحت فشار فزاینده قرار دارد.
برای مطالعه بیشتر: لاکهید مارتین با یک اف-۱۶ اصلاح‌شده، هوش مصنوعی را آموزش می دهد
تورشتاین گراو آکره، پژوهشگر SINTEF تاکید کرد که منطق فنی این کاهش همان الگویی است که در خودروهای هیبریدی به کار گرفته می‌شود، که هم‌افزایی سوخت فسیلی و انرژی الکتریکی برای بهینه‌سازی مصرف و مهار انتشار است. تمرکز راهبردی بر پروازهای داخلی کوتاه‌برد نیز انتخابی فنی است. باتری‌های مورد استفاده در سامانه‌های الکتریکی، جرم بیشتری نسبت به سوخت متعارف دارند و با افزایش برد پروازی، نیاز به ذخیره انرژی بیشتر، وزن هواپیما را به طور تصاعدی بالا می‌برد؛ عاملی که کارایی را محدود می‌کند. با وجود این، تحقق کامل هوانوردی هیبریدی مستلزم بازطراحی بخش‌های کلیدی است، که شامل توسعه ملخ‌های با بازده بالاتر، سامانه‌های انتقال قدرت الکتریکی پیشرفته و گیربکس‌های دقیق برای هم‌گام‌سازی موتور الکتریکی و موتور احتراقی می‌شوند. در کنار همه این موارد، کاهش جرم سازه و تجهیزات یک الزام بنیادین است، چرا که هر کیلوگرم اضافی می‌تواند معادلات برخاست و بهره‌وری پروازی را بر هم بزند.
