هواپیماهای برقی یا الکتریکی

هواپیماهای برقی یا الکتریکی از جمله هواپیماهایی هستند که از موتورهای الکتریکی برای ایجاد نیرو به منظور حرکت در پیشرانه استفاده می کنند. در واقع برق در هواپیماهای الکتریکی از روش های مختلفی چون باتری، کابل های برق زمینی، سلول های خورشیدی، خازن های فوق کاربری، سلول های سوختی و پرتو برق تامین می شود.

مستنداتی مبتنی بر حضور هواپیماهای برقی از سال 1970 وجود دارد که این مستندات حتی حاکی از حضور این هواپیماها در سال 1957 نیز هستند. هواپیماهای الکتریکی در ابتدا به عنوان بدون سرنشین یا پهپاد قابل استفاده و هدایت بودند. کمی پس  از گسترش تکنولوژی در قرن بیست و یکم، توانایی بهره مندی سرنشین از هواپیماهای الکتریکی فراهم شد.

در این بخش ما قصد داریم به بررسی و شناخت ماهیت هواپیماهای برقی و تاریخچه آن بپردازیم. بدون شک برای شمایی که نگاهتان از آسمان و تکنولوژی فرو نمی افتد، این مقاله جذاب خواهد بود.

هواپیماهای برقی یا الکتریکی در آینده

اساس طرح هواپیماهای برقی یا الکتریکی

تمام هواپیماهای الکتریکی تا به امروز توسط موتورهای الکتریکی که پروانه های رانش دهنده یا روترهای بالابر را تولید می کنند، تامین می شود.

مکانیسم ذخیره و تامین برق مورد نیاز به میزان قابل توجهی در انواع هواپیماهای برقی و الکتریکی متفاوت است که هرکدام دارای مزایا و معایب مشخصی هستند. به طور کلی، اساس مکانیسم های مورد استفاده در هواپیمای برقی عبارتند از:

  1. باتری ها: که می توانند بار الکتریکی قابل توجهی را حفظ کنند. اگر چه که وزن آن ها ممکن است همچنان دامنه دستیابی را در هواپیما محدود کند.
  2. کابل های برقی: که به زمین متصل هستند.
  3. سلول های خورشیدی: که به طور مستقیم نور را به برق تبدیل می کنند.
  4. خازن ها: که می توانند مقدار محدودی انرژی را برای انفجارهای کوتاه ایجاد کنند.
  5. پیل های سوختی: که مشابه با باتری هستند با این تفاوت که واکنش دهنده های خود را از یک منبع خارجی دریافت می کنند.
  6. انرژی ماکرو ویو: که از یک منبع زمینی تابش می شود.

هواپیماهای برقی یا الکتریکی بر فراز آسمان

تاریخچه هواپیماهای برقی یا الکتریکی

از پیشگامان استفاده از هواپیماهای برقی یا الکتریکی باید به توسعه کشتی هوایی در نیمه دوم قرن نوزدهم اشاره کرد. آزمایش های اولیه در این زمان، در 8 اکتبر 1883 توسط گاستون تیساندیر صورت گرفت.

در سال بعد چارلز رنارد و آرتور کربس نیز توانستند با موتوری قدرتمند در فرانسه، با انرژی الکتریکی، هواپیمای خود را به پرواز در آورند.

در تاریخ پیشگامان، با آن که کشتی هوایی دارای توسعه بسیاری بود، اما با وجود ظرفیت استفاده بالا در بالابری کشتی، باتری های سنگین مورد نیاز برای ذخیره برق سبب محدودیت شدت دامنه می شدند. در تلاش برای ایجاد یک راه حل عملی تر در سال 1917، بالگردهای اتریشی – مجارستانی توانستند با پرواز PKZ-1 با استفاده از انرژی الکتریکی به حضور در آسمان دست یابند.

هواپیمای مذکور دارای یک طراحی خاص 190 اسب بخاری به عبارتی 140 کیلووات بود که موتور الکتریکی آن با نیرویی مستقر در زمین انرژی خود را به طور پیوسته تامین می کرد. در سال 1964 نیز ویلیام سی براون با یک هلیکوپتر خاص توانست با انتقال قدرت ماکرو ویو، پرواز کند.

در تاریخچه هواپیماهای برقی و الکتریکی سوای از تلاش پیشگامان و نمونه های اولیه، می توان به نمونه هایی که در ادامه آورد ایم نیز اشاره کرد.

هواپیماهای برقی یا الکتریکی بر پایه باتری

هواپیماهای برقی یا الکتریکی بدون سرنشین

این نمونه از هواپیماهای برقی یا الکتریکی توسط ناسا به عنوان راه یاب در سال 1983 تا 2003 تولید می شدند.

در 11 سپتامبر 1996، پتفایندر ناسا به عنوان یک هواپیمای برقی توانست طی یک پرواز 12 ساعته یک رکورد غیر رسمی در ارتفاعی برابر با 15000 متر را ثبت کند. این هواپیماها بیشتر به منظور تحقیقات زیست محیطی دارای کاربرد های فراوانی هستند.

هواپیماهای سبک

هواپیماهای برقی یا الکتریکی از نوع سبک، اولین هواپیماهای برقی و غیر مجاز تجاری در قالب بدون سرنشین محسوب می شدند که در سال 1997 به پرواز در آمدند.

موتور هواپیماهای سبک به صورت اختیاری دارای 40 کیلوگرم وزن است که توسط یک موتور الکتریکی 19 کیلوواتی یا به عبارتی 17 اسب بخار می تواند در آسمان پرواز کند. هواپیماهای الکتریکی سبک در سال 2011 تحت نظر ناسا در چالش پرواز سبز توانستند برنده شوند.

هواپیماهای برقی یا الکتریکی با سرنشین

هواپیماهای گردش دریایی ایمپالس خورشیدی

انرژی این نوع از هواپیماهای برقی یا الکتریکی توسط چهار موتور الکتریکی تامین می شوند. در واقع انرژی سلول های خورشیدی، روی بال ها و تثبیت کننده افقی در باتری های لیتیومی این هواپیما، قابل ذخیره هستند. از نیروهای ذخیره شده در solar impulse برای رانش ملخ استفاده می شود.

در سال 2012 هواپیماهای ایمپالس توانستند اولین پرواز بین قاره ای را از مادرید به اسپانیا و مراکش تجربه کنند. در سال 2016 نیز این هواپیماهای برقی یا الکتریکی توانستند از اسپانیا به ابوظبی پروازی را از خود به جای بگذارند.

هواپیماهای هیبریدی یا ترکیبی

هواپیماهای هیبریدی انتقال قدرت مورد نیاز خود را به عنوان چگالی انرژی از باتری های لیتیوم یون دریافت می کنند.

پیش بینی هایی وجود دارد که ایرباس Zenum Aero تا سال 2032 پیشرفته ترین نمونه‌های اصلاح شده از هواپیمای هیبریدی UTC را به بازار عرضه کند. این هواپیماها به احتمال زیاد قابلیت 10 نفر سرنشین را برای حمل خواهند داشت.

هواپیماهای باد یونی

اولین نمونه از هواپیماهای برقی یا الکتریکی که توسط رانش باد یون بدون قطعات متحرک پرواز می کد در نوامبر 2018، در جهان مطرح شد. هواپیمای یونی، از الکتروهیدرودینامیک برای تامین لیفت یا رانش هوا، بدون نیاز به احتراق یا بدون نیاز به قطعات متحرک بهره می جوید.

طراحی فعلی هواپیماهای یونی، برای پرواز با سرنشین و بارهای مفید، امکان پذیر نیست. اما احتمال پیشرفت این هواپیماها را در دهه های پیش رو نباید نادیده گرفت.

کاربری هواپیماهایی برقی

در حال حاضر هواپیماهای برقی یا الکتریکی در مقایسه با هواپیماهای مجهز به احتراق داخلی، دارای برد و استقامت کمتری هستند. همچنین ظرفیت حمل محموله در آنها با احتیاط در نظر گرفته می شود.

به سبب ضعف نسبی هواپیماهای الکتریکی، از نوع باتری دار آن ها برای تولید هواپیماهای کوچک استفاده می شود. همچنین در کارکرد های بررسی زیست محیطی و آموزش خلبانی منطقه ای، هواپیماهای الکتریکی دارای کاربرد ویژه ای هستند.

نمونه های موتورهای دو زمانه و ترکیب موتور الکتریکی و موتور بنزینی در هواپیماهای جت نیز کاربرد خاصی دارد.

در نتیجه..

اگرچه پروازهای سرنشین دار با یک هلیکوپتر و حضور در کشتی های هوایی با سال 1917 مرتبط خواهد بود، اما اولین پرواز بدون سرنشین توسط هواپیماهای برقی یا الکتریکی را باید در سال 1973 جست‌وجو کرد.

در حقیقت هواپیمای برقی، پدیده یا نوعی تمایل به پرواز درآوردن وسایل نقلیه با برق هستند که از ابتدای شناخت انرژی برق، برای بشر جالب بوده است.

نمونه های بدون سرنشین هواپیماهای الکتریکی در ابعاد کوچک و سبک، امروزه جنبه های تفریحی بسیاری دارند که اغلب توسط امواج رادیویی قابل کنترل هستند. همچنین از نمونه های تک‌ سرنشین هواپیمای برقی، در برخی از نقاط جهان برای تفریح در ارتفاع کم استفاده می شود.

امید دانشمندان و طراحان بر این است که بتوانند همواره با استفاده از حداقل انرژی و کم ترین آسیب به محیط زیست، هواپیماهایی را تولید کنند. ما نیز امیدوارم این مقاله، برای شمایی که به پرواز می اندیشید، مفید و دلچسب بوده باشد.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا