هر آنچه که درباره هواپیما‌های برقی باید بدانید

هواپیما‌های الکتریکی علاوه بر عدم تولید آلاینده‌های زیست محیطی، هزینه کم‌تری در بخش نگهداری خواهند داشت.

کد خبر: ۵۱۷۱۰۱

تاریخ: ۱۶ مرداد ۱۳۹۹ - ۱۶:۲۸

اختراع هواپیما و جت یکی از بزرگ‌ترین عوامل تغییر در زندگی انسان‌ها بود و توانست زمان جا به جایی افراد را به حداقل برساند. اما این وسیله نقلیه سریع، در کنار تمامی مزیت‌هایی که دارد، ایراداتی غیرقابل چشم پوشی نیز دارد که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به خطر سقوط و آلودگی بسیار زیاد این اختراع غول‌پیکر اشاره کرد. تولید آلاینده‌های بسیار زیاد از سوی هواپیما‌ها سبب شده است تا بسیاری از شرکت‌های سازنده هواپیما، به فکر ساخت هواپیما‌هایی با سوخت الکتریکی بیفتند. برای محاسبه میزان آلاینده تولیدی هواپیما می‌توان مثالی را زد؛ هنگامی که یک هواپیما ۲۰ دقیقه در هوا پرواز کند، چیزی حدود ۱۷۶ پوند آلاینده خطرناک کربن در هوا پخش خواهد شد، این در حالی است که اگر هواپیما به جای استفاده سوخت فسیلی از سوخت الکتریکی استفاده کند، آلاینده تولیدی به صفر خواهد رسید.

به گزارش باشگاه خبرنگاران، ایده کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی برای اولین بار توسط شرکت‌های خودرو سازی داده شد و شرکت‌هایی نظیر تسلا، نیسان و تویوتا با استفاده از این ایده شروع به ساخت اولین خودرو خود که به صورت الکتریکی کار می‌کند، کردند. حال این ایده به استارت آ‌پ‌های آمریکایی رسیده است و شرکت‌های سازنده هواپیما نیز به این فکر افتاده‌اند به جای استفاده از سوخت‌های آلوده جت‌های فسیلی، از انرژی الکتریکی برای هواپیما‌های خود استفاده کنند.

در ابتدا عملی کردن این ایده با مشکلات خاصی رو به رو بود که مهم‌ترین آن‌ها به باتری استفاده شده در هواپیما‌ها مربوط می‌شد، بخش عمده‌ای از انرژی موجود در باتری هواپیما‌ها هنگام تیک آف هوپیما از باند مصرف می‌شد و این موضوع امکان پرواز با هواپیما برای مدتی طولانی را تا حد بسیار زیادی کاهش می‌داد؛ اما شرکت‌های سازنده هواپیما درباره این موضوع اعلام کرده‌اند که باتری‌های جدیدی که از سوی آن‌ها ساخته شده تا حد بسیار زیادی این مشکل را برطرف کرده است، اما هنوز هم می‌توان ظرفیت باتری‌های استفاده شده در هواپیما را افزایش داد.

تحقیقات دویست ساله برای ساخت هواپیمای الکتریکی

به طور کلی پرواز با انرژی الکتریکی از دهه اول صده ۸۰۰ میلادی آغاز و تاکنون که بخشی از قرن ۲۰ گذشته است، ادامه دارد. برخی از تیم‌های نظامی کشور فرانسه که روی صنعت هوایی فعالیت دارند، موتور الکتریکی را روی هواپیما‌های ساخته شده در سال‌های ۱۸۸۰ تا ۱۹۷۰ قرار دادند و این هواپیما‌ها با قدرتی باور نکردنی شروع به پرواز کردند، هرچند نباید فراموش کرد که هواپیما‌های قدیمی از نظر وزن و ظرفیت هرگز قابل مقایسه با هواپیما‌های جدید نیستند و استفاده از آن‌ها صرفا برای آزمایش قدرت موتور الکتریکی ساخته شده کارایی خواهند داشت.

از طرفی هم نباید فراموش کرد که علت افزایش تحقیقات انجام شده روی موتور‌های الکتریکی و استفاده از آن‌ها در سال‌های اخیر به دلیل بالا رفتن بسیار زیاد قیمت سوخت جت‌ها و هواپیما‌ها است؛ در بخش دیگر نیز باید یادآور شد که در حال حاضر حدود ۵ درصد از کل گاز‌های گل‌خانه‌ای موجود در کره زمین به دلیل پرواز هواپیما‌ها به وجود آمده و سازمان ملل متحد نیز درباره این موضوع دستور ساخت هواپیما در سال ۲۰۲۰ با موتور الکتریکی را داده است.

در حال حاضر بخش اصلی توسعه خطوط هوایی الکتریکی در کشور‌های آمریکا، آلمان و چند شهر اروپای شرقی انجام شده است؛ هر چند این توسعه نیز محدود به ساخت هواپیما با ظرفیت دو سرنشین و حداکثر مسافت ۳۰۰ مایل است که به نوعی باید گفت استفاده از این نوع هواپیما‌ها در صنعت هوایی کاری غیر ممکن است و هنوز نمی‌توان روی هواپیما‌های الکتریکی حساب باز کرد.

ساخت اولین هواپیمای شش نفره توسط شرکت Ampaire

شرکت Ampaire قصد دارد اولین هواپیمای الکتریکی با ظرفیت بیش از ۲ نفر را طراحی و مورد آزمایش قرار دهد؛ هرچند این هواپیما به صورت کاملا الکتریکی نخواهد بود و شرکت سازنده قصد دارد آن را به صورت هیبریدی طراحی کند و طبق اطلاعات منتشر شده از سوی شرکت سازنده، این هوپیما TailWind نام خواهد داشت.

علاوه بر این شرکت Ampaire طرحی مفهومی از اولین هواپیمای هیبریدی با ظرفیت ۱۹ سرنشین را منتشر کرده که در صورت ساخت آن، در آینده‌ای نچندان دور باید شاهد ساخت اولین هواپیمای مسافربری هیبریدی باشیم. از دیگر شرکت‌های فعال در زمینه ساخت هواپیما‌های الکتریکی باید شرکت Wright Electric را مثال زد؛ این شرکت در سال ۲۰۱۶ و با هدف ساخت خطوط هوایی الکتریکی شروع به کار کرد و طبق برنامه‌های این شرکت تا ۲۰ سال آینده اولین هواپیمای مسافربری این شرکت وارد خطوط هوایی قرار خواهد گرفت.
ساختار کلی موتور هواپیما‌های الکتریکی

همه‌ی هواپیما‌های الکتریکی از طریق باتری قرار گرفته در آن‌ها پرواز می‌کنند، اما باتری هواپیما‌هایی که به صورت هیبریدی طراحی می‌شوند، در هنگام استفاده از سوخت‌های فسیلی شارژ و در حالت الکتریکی تخلیه می‌شوند، این در حالی است که هواپیما‌های تمام الکتریکی راهی برای شارژ باتری در هنگام پرواز ندارند. به طور کلی اگر بخواهیم عملکرد موتور هواپیما را شرح دهیم، موتور هواپیما وظیفه دارد انرژی الکتریکی یا فسیلی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند و انرژی الکتریکی نیز در باتری و یا منبع ذخیره انرژی است، به این ترتیب باید گفت در هواپیما‌های الکتریکی، باتری اهمیتی بالاتر از موتور را دارد.

اما مشکلی که در این میان به وجود آمده است، به حجم باتری‌ها مربوط می‌شود چرا که ترکیبات سازنده باتری به اندازه سوخت چگالی ندارند و ساخت یک باتری با ظرفیت معادل باک یک هواپیما، نیازمند فضایی بسیار بزرگ‌تر از آن باک است. برای مثال هواپیمای الکتریکی Eviation دارای یک باتری با وزن ۳.۸ تن است که حدود ۶۰ درصد از وزن این هواپیمای دو نفره را از آن خود کرده است؛ این در حالی است که سوخت هواپیمایی با سوخت فسیلی و با همین ابعاد صرفا ۳۰ درصد از وزن هواپیما را در اختیار گرفته است.

برخی از فواید ساخت هواپیما‌های الکتریکی

از مزایای استفاده از هواپیما‌های الکتریکی می‌توان به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری از آن‌ها اشاره کرد؛ برای مثال هواپیما‌هایی که با سوخت فسیلی کار می‌کنند، همگی دارای گیربکس هستند که به دلیل احتراق پس از مدتی از بین می‌روند، اما در هواپیما‌های الکتریکی احتراقی صورت نمی‌گیرد و به این ترتیب باید گفت که گیربکس این هواپیما‌ها عمری طولانی دارند.

از دیگر مزایای موجود در هواپیما‌های الکتریکی می‌توان به سرعت پایین‌تر چرخش موتور آن‌‎ها نسبت به هواپیما‌های فسیلی اشاره کرد، هرچه سرعت چرخش هر دور از موترو بالاتر باشد سرعت آسیب رسیدن به تجهزات موتور بالاتر می‌رود و در نهایت هزینه نگهداری افزایش پیدا خواهد کرد.

هواپیما‌های الکتریکی به طور کلی تمیزتر و کم صداتر از هواپیما‌های فسیلی هستند و به این ترتیب می‌توانند از مناطقی که مسکونی هستند نیز بدون هیچ نگرانی عبور کنند و ممنوعیت‌های موجود در هواپیما‌های فسیلی را نداشته باشند.

استفاده از هواپیما‌های برقی به عنوان تاکسی هوایی

خطوط هوایی جزیره نیوزلند قصد دارند از هواپیما‌های الکتریکی برای سفر‌های کوتاه در سراسر این کشور استفاده کنند؛ هرچند هنوز از این طرح پرده برداری نشده است و فعلا شرکت‌های فعال در جزیره نیوزلند در حال آزمایش نهایی هواپیما‌های مسافربر کوتاه برد خود هستند.

با این حال فعلا استارتاپ‌های بزرگ دنیا در حال کار برای ساخت هواپیمایی با ظرفیت بالا برای جا به جایی مسافران هستند، اما هنوز هیچ کدام از هواپیما‌های الکتریکی نتوانسته‌اند امتیازات لازم برای جا به جایی مسافران را دریافت کنند.