طائرات كهربائية قريباً؟

كشفت شركة سولار إمبلس 2 في 9 أبريل 2014، كما فعلت أونيرا في 7 أبريل، عن خطط لطائرة كهربائية 100%، لم يكن من الممكن تصورها لعدة عقود…

الطائرة التي سيتم عرضها للمرة الأولى غداً في قاعدة جوية سويسرية لا تشترك كثيراً مع تلك التي نعرفها. فبينما يقترب طول جناحي طائرة سولار إمبلس 2 من طول جناحي طائرة Airbus A380 (72 متراً)، فإن وزنها (2.4 طن) بالكاد يزيد عن وزن طائرة 4×4. وفوق كل ذلك، ستحمل الطائرة شخصًا واحدًا فقط في كل مرة، في تحدٍ استثنائي حقًا: أول رحلة حول العالم – مع توقفات – بطائرة كهربائية بالكامل، تعمل بالطاقة الشمسية.

في عام 2010، طار النموذج الأولي من الطائرة سولار إمبلس بالفعل لمدة 26 ساعة متواصلة. أما الإصدار الجديد الذي صممه برتران بيكار وأندريه بورشبيرغ، مروجا هذا المشروع المجنون، فسيكون قادراً على البقاء في الجو لمدة خمسة إلى ستة أيام، حسب الظروف الجوية. كما أن سولار إمبلس 2 أكبر حجماً وأقوى – حيث لم تتمكن سابقتها من التحليق عبر السحب لأن داراتها الكهربائية لم تكن محكمة الإغلاق بما يكفي للحد من وزنها – وأكثر راحة، حتى وإن كان التحسن نسبياً: فالمقصورة غير مضغوطة ولا يمكن أن يصعد على متنها سوى طيار واحد في كل مرة.

وبفضل العديد من الشركاء الصناعيين (سولفاي وألتران وصن باور وباير وغيرها) والعلماء (المعهد التقني الفدرالي العالي في لوزان)، تستفيد الطائرة من أحدث الابتكارات في المواد والبطاريات وكفاءة الخلايا الشمسية. ولكن هيكلها الخفيف للغاية المصنوع من ألياف الكربون يذكّرنا بالأخوين رايت أو سانتوس دومونت أكثر من الطائرات الحديثة. يقول برتاند بيكار: “تُعدّ سولار إمبلس رمزاً لكل ما يمكن فعله بالتكنولوجيا الحديثة من خلال دفعها إلى أقصى الحدود”. وهي أيضاً وسيلة لإظهار أنه يمكننا حل تحديات الطاقة التي نواجهها، على الأقل جزئياً، من خلال التقدم التكنولوجي

واليوم، يراهن المصنعون أولاً وقبل كل شيء على الطائرات الكهربائية “الأكثر” القادرة على سبيل المثال على السير على الأرض دون استخدام محركاتها. ولكن ماذا عن الطائرة الحقيقية التي تعمل بالطاقة الكهربائية؟ هل هي مجرد خيال مهندس، أم أنها مجرد عرض تكنولوجي أم مفهوم حقيقي للمستقبل؟ في الليلة الماضية، قدم فريق من الباحثين من مركز أبحاث الطيران والفضاء، بمساعدة من مركز أبحاث الطيران والفضاء (CEA Tech)، إجابتهم إلى مائة من الصناعيين المختارين بعناية في نادي أيرو كلوب دو فرانس. وكانت نتيجة تمرينهم الاستقرائي طائرة حقيقية، وإن كانت لا تزال على الورق، ولكنها طائرة يمكن أن تطير يوماً ما.

يلخص أنطوان غيغون، مدير قسم استشراف الفضاء الجوي في أونيرا: “استنتاجنا هو أن الطائرة ذات الدفع الكهربائي ممكنة من الناحية التقنية وممكنة نظرياً للنقل التجاري في غضون عقدين إلىatrعقد من الزمن، اعتماداً على المهام المتوخاة”. “إنه هدف مهم، لأنه على الرغم من أن البصمة البيئية للطيران الجوي صغيرة إلى حد ما مقارنةً بالسيارة، إلا أن لها تأثيراً كبيراً على البشر، خاصةً بسبب الضوضاء”، كما يعترف بيير دوفال، منظم الأمسية في نادي أيرو كلوب دو فرانس ورئيس لجنة البيئة في الاتحاد الدولي للملاحة الجوية.

إذا كان الموعد النهائي يبدو بعيداً جداً، فذلك لأن المشكلة معقدة. لا تزال الملاحة الجوية تعتمد على البارافين لأن النفط هو شكل مركز من أشكال الطاقة ومرن وسهل الاستخدام. “في حالتنا الحالية من المعرفة، لن يتمكن الدفع الكهربائي من تحقيق نفس الأداء العالي الذي يحققه الدفع الحالي لعدة عقود. نحن بحاجة إلى التوصل إلى مفاهيم وتقنيات متطورة”، يوضح أنطوان غيغون. ليس هناك جدوى من محاولة “كهربة” طائرة موجودة حالياً: علينا أن نبدأ من الصفر.

مراوح على الجناح

هذا ما فعله باحثو أونيرا بحذر. وفي حين أنهم يحلمون بطائرة قادرة على حمل 100 راكب لمسافة آلاف الكيلومترات، إلا أنهم كانوا أكثر تواضعاً في التعامل مع طائرة رجال الأعمال الشخصية، القادرة على حملatre شخص لمسافة 600 كيلومتر في أقل من ساعتين. يبدو مظهرها العام مألوفاً، ولكن في الواقع كل شيء يتغير: الشكل، والدفع، والطاقة، والديناميكا الهوائية… الكهرباء هي طفرة كبيرة. أولاً، على عكس محركات اليوم، التي تتحسن كفاءتها مع زيادة حجمها، يمكن أن تكون المحركات الكهربائية صغيرة ولكنها فعالة. لقد اختفت المحركات الضخمة غير المرهقة التي تضر بالديناميكية الهوائية. يتم وضع المراوح الصغيرة الانسيابية في الجزء الخلفي من الجناح. مثل المروحة، تمتص كل مروحة الهواء وتطرده للخلف لإنتاج قوة دفع.

كل ما يتبقى هو مصدر الطاقة. من المستحيل استلهام ذلك من مشروع سولار إمبلس وألواحها الكهروضوئية، التي لا يزال إنتاجها منخفضاً جداً بالنسبة لطائرة تحمل عدة ركاب. في مشروع Onera، سيتم توفير الكهرباء عن طريق البطاريات، ولكن قبل كل شيء سيتم إنتاجها على متن الطائرة بواسطة خلية وقود. وتكمن المشكلة في أنه سيكون من الضروري تخزين عدة كيلوغرامات من الهيدروجين تحت ضغط عالٍ أو في شكل سائل، الأمر الذي يتطلب درجة حرارة منخفضة للغاية. لذلك يعتقد أنطوان غيغون أنه يمكن تصور المرحلة الوسيطة من الدفع الهجين، مع الكهرباء المنتجة من طاقة محركات الاحتراق: “على سبيل المثال، يمكن أن تدفع الآلة التوربينية محركاً كهربائياً. ولكن لم يتم بعد تحديد مفهوم الطائرة التي من شأنها تحقيق أقصى استفادة من الجمع بين طاقة الاحتراق والطاقة الكهربائية

وقد حدد الباحثون عقبات أخرى يجب التغلب عليها، ولا سيما مقاومة الإلكترونيات الموجودة على متن الطائرة للمجالات الكهرومغناطيسية التي ستنتجها الطائرة نفسها. ستحتاج الطائرة أيضاً إلى أحدث أنظمة الملاحة. يشرح كلود لو تاليك، رئيس مشروع الطيران العام والطائرات بدون طيار والأنظمة الآلية في أونيرا: “تفترض الطائرة الشخصية أن تكون مؤتمتة بما فيه الكفاية لتكون في متناول أي طيار، وبالتالي يمكن دمجها بسهولة في حركة الطيران باستخدام مساعد ملاحة”. كل هذه القيود تستدعي اتباع نهج متعدد التخصصات. يقول أنطوان غيغون: “هذه هي المقاربات التي تنطبق بالفعل على تصميم أي طائرة، ولكنها ستكون أكثر ضرورة بسبب تراكم المفاهيم والتقنيات الثورية”، كما يقول أنطوان غيغون، الذي يشدد على الجهود التي يجب بذلها الآن لتخيل حلول المستقبل. “ستكون صناعة الغد عارية إذا لم تبدأ في التفكير الآن في طائرات المستقبل. علينا أن نفكر في حلول خارقة، وإلا فإن دولاً أو قارات أخرى ستقوم بذلك بدلاً منا

المصدر : بقلم بينوا جورج الصحفي في صحيفة ليزيكو