انقلاب سبز در آسمان: موتور هیبریدی رولزرویس با هدف کاهش ۳۰ درصدی آلایندگی
به گزارش خبرگزاری - [1]شرکت رولزرویس در پروژهای مشترک با مرکز تحقیقاتی سینتف نروژ، به دنبال ساخت موتور هواپیمای هیبریدی-الکتریکی است که میتواند انتشار دیاکسید کربن در پروازهای داخلی را تا ۳۰ درصد کاهش دهد.
به گزارش ایتنا[2] و به نقل از Interesting Engineering[3]، پژوهشگران این پروژه معتقدند که این نوآوری میتواند به ویژه برای مسیرهای پروازی کوتاه و داخلی تحولآفرین باشد. با این حال، آنها تأکید میکنند که تحقق این هدف مستلزم انجام پژوهشهای گسترده و نوآوریهای بنیادین در حوزههای مختلف مهندسی هوافضا و مواد است.
برای توضیح، باید گفت موتور هیبریدی هواپیما در سادهترین تعریف، ترکیبی از یک موتور الکتریکی و یک موتور احتراقی است که با همکاری یکدیگر ملخها را به چرخش درمیآورند.
بر اساس اعلام مرکز تحقیقاتی سینتف، این فناوری میتواند انتشار آلایندهها را در پروازهای داخلی مانند مسیر تروندهایم به اسلو در نروژ به طور چشمگیری کاهش دهد. دلیل این تمرکز بر مسیرهای کوتاه، محدودیتهای فنی مرتبط با وزن باتریهاست.
تورشتاین گراواکره، پژوهشگر سینتف، در این باره توضیح میدهد: «باتریهای مورد نیاز برای موتورهای الکتریکی وزن بیشتری نسبت به سوخت معمولی دارند و هرچه مسافت پروازی طولانیتر باشد، هواپیما نیاز به حمل انرژی بیشتری خواهد داشت که این مسئله در مسیرهای کوتاهمدت قابل مدیریتتر است».
گفتنی است هستهٔ اصلی پروژه مشترک رولزرویس و سینتف بر روی توسعه عایقبندی الکتریکی پیشرفته برای استاتور موتور هیبریدی متمرکز شده است. استاتور که نقش حیاتی در عملکرد موتورهای الکتریکی ایفا میکند، با ایجاد میدان مغناطیسی دوار، روتور را به حرکت درمیآورد.
آسترید روکه، مهندس تحقیق و توسعه در رولزرویس الکتریکال نروژ، با تشریح اهمیت این بخش میگوید: «استاتور جریان الکتریکی عبوری از سیمپیچها را به یک میدان مغناطیسی متناوب تبدیل میکند که باعث چرخش روتور میشود. این سیمپیچها برای جلوگیری از اتصال کوتاه به عایقبندی بسیار قوی نیاز دارند و چالش اصلی آن است که این عایق باید تا حد امکان نازک باشد، بدون آنکه از طول عمر مفید آن کاسته شود».
یکی از بزرگترین موانع پیش روی این پروژه، نبود استانداردهای صنعتی برای ساخت قطعاتی است که در فرکانسها و ولتاژهای بسیار بالا کار میکنند.
روکه در این زمینه هشدار میدهد: «صنعت هوانوردی در حال حاضر استانداردهایی برای محاسبه طول عمر مفید مواد عایق در چنین ولتاژها و فرکانسهای بالایی ندارد. ارقام موجود تنها برای فرکانسهای تا یک کیلوهرتز معتبر هستند، در حالی که در این پروژه ما با فرکانسهایی تا حدود ۵۰ کیلوهرتز سروکار داریم». به همین دلیل، تیم پژوهشی بر روی درک عمیق رفتار مواد در این شرایط جدید متمرکز شده است تا از ایمنی و دوام قطعات اطمینان حاصل کنند. روکه تأکید میکند: «در غیر این صورت، ممکن است محصولی خطرناک برای استفاده عمومی تولید کنیم».
اهمیت این تحولات زمانی روشنتر میشود که به آمار 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 موتور هیبریدی رولزرویس، میتوان انتظار داشت که این سهم تا یک درصد کاهش یابد.
گراواکره در توضیح مکانیزم این کاهش میگوید: «اصل اساسی کاهش انتشار در این فناوری همانند خودروهای هیبریدی است؛ یعنی ترکیب هوشمندانه سوخت و الکتریسیته برای دستیابی به بیشترین بازده».
البته با وجود تمام این پیشرفتها، مسیر تحقق هوانوردی هیبریدی تجاری هنوز طولانی است و نیازمند کار و پژوهش گستردهای در حوزههای مختلف است.
صنعت هوانوردی برای عملیاتی کردن این فناوری باید پروانههای کارآمدتر، پیشرانههای الکتریکی پیشرفتهتر و جعبهدندههای پیچیدهای توسعه دهد که بتوانند موتور الکتریکی و موتور احتراقی را به طور مؤثر به یکدیگر متصل کنند.
فراتر از همهٔ اینها، چالش اصلی کاهش وزن تمامی قطعات است تا هواپیمای نهایی بتواند با این سامانهٔ جدید به راحتی به پرواز درآید و عملکرد مطمئنی از خود نشان دهد.∎[4][5]
به گزارش ایتنا[2] و به نقل از Interesting Engineering[3]، پژوهشگران این پروژه معتقدند که این نوآوری میتواند به ویژه برای مسیرهای پروازی کوتاه و داخلی تحولآفرین باشد. با این حال، آنها تأکید میکنند که تحقق این هدف مستلزم انجام پژوهشهای گسترده و نوآوریهای بنیادین در حوزههای مختلف مهندسی هوافضا و مواد است.
برای توضیح، باید گفت موتور هیبریدی هواپیما در سادهترین تعریف، ترکیبی از یک موتور الکتریکی و یک موتور احتراقی است که با همکاری یکدیگر ملخها را به چرخش درمیآورند.
بر اساس اعلام مرکز تحقیقاتی سینتف، این فناوری میتواند انتشار آلایندهها را در پروازهای داخلی مانند مسیر تروندهایم به اسلو در نروژ به طور چشمگیری کاهش دهد. دلیل این تمرکز بر مسیرهای کوتاه، محدودیتهای فنی مرتبط با وزن باتریهاست.
تورشتاین گراواکره، پژوهشگر سینتف، در این باره توضیح میدهد: «باتریهای مورد نیاز برای موتورهای الکتریکی وزن بیشتری نسبت به سوخت معمولی دارند و هرچه مسافت پروازی طولانیتر باشد، هواپیما نیاز به حمل انرژی بیشتری خواهد داشت که این مسئله در مسیرهای کوتاهمدت قابل مدیریتتر است».
گفتنی است هستهٔ اصلی پروژه مشترک رولزرویس و سینتف بر روی توسعه عایقبندی الکتریکی پیشرفته برای استاتور موتور هیبریدی متمرکز شده است. استاتور که نقش حیاتی در عملکرد موتورهای الکتریکی ایفا میکند، با ایجاد میدان مغناطیسی دوار، روتور را به حرکت درمیآورد.
آسترید روکه، مهندس تحقیق و توسعه در رولزرویس الکتریکال نروژ، با تشریح اهمیت این بخش میگوید: «استاتور جریان الکتریکی عبوری از سیمپیچها را به یک میدان مغناطیسی متناوب تبدیل میکند که باعث چرخش روتور میشود. این سیمپیچها برای جلوگیری از اتصال کوتاه به عایقبندی بسیار قوی نیاز دارند و چالش اصلی آن است که این عایق باید تا حد امکان نازک باشد، بدون آنکه از طول عمر مفید آن کاسته شود».
یکی از بزرگترین موانع پیش روی این پروژه، نبود استانداردهای صنعتی برای ساخت قطعاتی است که در فرکانسها و ولتاژهای بسیار بالا کار میکنند.
روکه در این زمینه هشدار میدهد: «صنعت هوانوردی در حال حاضر استانداردهایی برای محاسبه طول عمر مفید مواد عایق در چنین ولتاژها و فرکانسهای بالایی ندارد. ارقام موجود تنها برای فرکانسهای تا یک کیلوهرتز معتبر هستند، در حالی که در این پروژه ما با فرکانسهایی تا حدود ۵۰ کیلوهرتز سروکار داریم». به همین دلیل، تیم پژوهشی بر روی درک عمیق رفتار مواد در این شرایط جدید متمرکز شده است تا از ایمنی و دوام قطعات اطمینان حاصل کنند. روکه تأکید میکند: «در غیر این صورت، ممکن است محصولی خطرناک برای استفاده عمومی تولید کنیم».
اهمیت این تحولات زمانی روشنتر میشود که به آمار 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 موتور هیبریدی رولزرویس، میتوان انتظار داشت که این سهم تا یک درصد کاهش یابد.
گراواکره در توضیح مکانیزم این کاهش میگوید: «اصل اساسی کاهش انتشار در این فناوری همانند خودروهای هیبریدی است؛ یعنی ترکیب هوشمندانه سوخت و الکتریسیته برای دستیابی به بیشترین بازده».
البته با وجود تمام این پیشرفتها، مسیر تحقق هوانوردی هیبریدی تجاری هنوز طولانی است و نیازمند کار و پژوهش گستردهای در حوزههای مختلف است.
صنعت هوانوردی برای عملیاتی کردن این فناوری باید پروانههای کارآمدتر، پیشرانههای الکتریکی پیشرفتهتر و جعبهدندههای پیچیدهای توسعه دهد که بتوانند موتور الکتریکی و موتور احتراقی را به طور مؤثر به یکدیگر متصل کنند.
فراتر از همهٔ اینها، چالش اصلی کاهش وزن تمامی قطعات است تا هواپیمای نهایی بتواند با این سامانهٔ جدید به راحتی به پرواز درآید و عملکرد مطمئنی از خود نشان دهد.∎[4][5]
References
- ^به گزارش خبرگزاری - (sahebkhabar.ir)
- ^ایتنا (www.itna.ir)
- ^Interesting Engineering (interestingengineering.com)
- ^∎ (sahebkhabar.ir)
- ^ (sahebkhabar.ir)
Authors: صاحبخبران - جدیدترین و آخرین اخبار ایران و جهان - علمی-فناوری