شارك
الرئيسية
3 دقيقة
في وقتٍ لاحق من هذا العام، نأمل أن تحلق طائرة «إكس-57 ماكسويل» (X-57 Maxwell)، وهي طائرة تجريبية صغيرة تعمل بالكهرباء فقط، في السماء. باعتبارها الأحدث في سلسلة طويلة من طائرات «إكس» التجريبية من ناسا، يهدف نموذج إكس-57 الأولي إلى إثبات أن التصميم الفريد للطائرة يعمل.
سميت الطائرة باسم "ماكسويل" على اسم عالم الفيزياء «جيمس كلارك ماكسويل» الذي عاش في القرن التاسع عشر، وقد تم تكييف الطائرة من طائرة إيطالية معدلة تعمل بالغاز تُدعى «تيكنام بي 20006 تي» (Tecnam P2006T)، وهي طائرة صغيرة للأغراض العامة وتتسع عادةً لأربعة أشخاص.
يقول شين كلارك، الباحث الرئيسي في المشروع في مركز أبحاث نيل إيه أرمسترونغ للطيران التابع لناسا: «الأمر المثير حقاً بشأن تقنية الدفع الكهربائي هو أنها تمنح مصممي الطائرات العديد من الأدوات الجديدة المهمة التي يمكننا استخدامها لجعل الطائرات تقوم بأشياء مثيرة للاهتمام وبكفاءة أكبر».
على الرغم من أن الطائرة لن تدخل حيز الإنتاج أبداً، إلا أن خبراء الصناعة متحمسون لرؤية النتائج التي ستحققها تكنولوجيا الطائرة. إليك ما نعرفه عن كيفية عمل طائرة إكس-57، وكيف أن رحلتها الأولى يمكن أن تفيد صناعة الطيران (والتي تخطط ناسا لإطلاقها مطلع هذا الصيف).
كيف تعمل طائرة إكس-57؟
على عكس الطائرات التجارية النموذجية، لا يعتمد نموذج ناسا الصغير ذو المقعدين على خزانات الوقود التي تحتوي على الوقود الأحفوري. بدلاً من ذلك، تعتمد إكس-57 على بطاريات ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن لتشغيل المحركات والمراوح التي تدفع المركبة عبر الهواء. تزن الطائرة نحو 1.36 طناً فقط، ومن أبرز ميزاتها جناحها الأملس والأصغر من الإصدارات السابقة من سلسلة طائرات إكس. على الرغم من أن لها نفس مدى جناحي طائرة «تيكنام» العادية، إلا أن طولها من مقدمتها إلى مؤخرتها أصغر بكثير، فهو أصغر بنحو 40% مما هو عليه في الطائرة الأصلية.
وبدلاً من المحركين التقليديين اللذين يستخدمهما النموذج الأصلي، تم تجهيز جناح إكس-57 بـ 14 محركاً كهربائياً. تساعد المراوح الـ 12 الأصغر الموجودة على طول الجناح في رفع الطائرة، بينما توفر مروحة أكبر في طرف كل جناح قوة الدفع إلى الأمام، ما يساعد الطائرة على الانزلاق في الهواء. إنها ميزة خاصة تسمح للطائرة بالطيران بسرعة عالية في الرحلات الجوية.
يقول كلارك: «كان وجود محركين على طرفي الأجنحة و12 محركاً أصغر على طول كل جناح بمثابة حل وسط مقبول للاستفادة ما أمكن من أداء الجناح مقابل وجود نظام توزيع كهربائي أكثر تعقيداً».
من السهل بناء هذه المحركات، ولكن على عكس المحركات التي تعمل بالغاز، فإنها تستخدم برامج معقدة، أو أجهزة تحكم متقدمة في المحركات لتشغيلها. تشبه متطلبات الطاقة الكهربائية للطائرة تلك المطلوبة لتشغيل طائرة eVTOL، أو طائرات الإقلاع والهبوط العمودي الكهربائية.
لكن كلارك، الذي يشارك في المشروع منذ عام 2015، يقول إن تركيز ناسا ينصب حالياً على تحسين كفاءة الطائرة بدلاً من تطوير خصائص إقلاعٍ جديدة. سوف تقلع الطائرة إكس-57 وتهبط من مدارج مثل الطائرات الخفيفة النموذجية.
أهمية نماذج الطائرات الكهربائية في صناعة الطيران المستقبلية
يقول كلارك: «إن أحد أكثر التطبيقات أهمية بالنسبة لمشغلي الطيران الكهربائي في المستقبل هو كيفية تعزيز التنقل الجوي الإقليمي». فمع المركبات الكهربائية التقليدية، يمكن خفض مدة رحلات الركاب أو الشحن التي تستغرق عدة ساعات على الطريق السريع إلى النصف. وإلى جانب انخفاض تكاليف النقل والصيانة، يمكن أن يوفر هذا الأمر سوقاً ضخمة لخدمات التاكسي الجوي الناشئة.
يستطرد كلارك: «يمكن لهذه التقنيات نفسها أن توفر المزيد من وسائل النقل بالفعل، خصوصاً في المناطق الحضرية. إذا تمكنا من إثبات أن هذه التقنية موثوقة بدرجة كافية لدفع مصممي الطائرات لصنع طائرات تجارية تعتمد عليها، فقد يكون لها تأثير كبير على توافر رحلات الطيران للعامة».
اقرأ أيضاً: طائرات خاصة من ناسا لتحسين تنبؤات تساقط الثلوج
إقلاع طائرة إكس-57
داخل مركز أرمسترونغ لأبحاث الطيران الموجود في إدواردز، كاليفورنيا، عمل مهندسون وطيارو الاختبارات معاً لسنواتٍ لتطوير جهاز محاكاة قمرة القيادة كامل الميزات لإعداد الطيارين لقيادة إكس-57. ووفقاً لكلارك، غالباً ما تحسن هذه الاختبارات من الخطوات القادمة للمضي في المشروع.
يقول كلارك في هذا الصدد: «يقوم طيارونا بالكثير من العمل في جهاز المحاكاة الخاص بنا لمساعدتنا على فهم ليس فقط ما إذا كانت لديهم جميع البيانات التي يحتاجونها أثناء طيرانهم فقط، ولكن أيضاً حتى يتمكنوا من إعطائنا ملاحظات حتى نتمكن من تغيير التصميم لجعله أكثر ملاءمة لما يحتاجه الطيار من أجل تشغيل هذه الأنظمة».
مع مدىً يصل إلى نحو 160 كيلومتراً، ستصل سرعة إقلاع إكس-57 إلى 108 كيلومتراً في الساعة، ويجب أن تكون قادرةً على الارتفاع حتى 4300 متراً. عند الإقلاع، تستخدم المركبة 250 كيلوواط من الطاقة. أثناء الطيران، يتناقص هذا الرقم ببطء قبل أن يستقر عند نحو 80 كيلوواط.
اقرأ أيضاً: إسقاط الطائرات بدون طيّار: أنظمة الدفاع تعمل معاً لصد الهجمات
التأثير البيئي
نظراً لأن إكس-57 تعمل بالكهرباء والطاقة المتجددة، فيمكنها تحقيق هدفها المتمثل في الوصول إلى انبعاثات كربونية صفرية أثناء الطيران، بالإضافة إلى تقليل ضوضاء الطيران. مقارنة بالطائرات التقليدية، تعتبر الطاقة المتجددة أنظف وأرخص وأفضل للبيئة بشكل عام.
يقول مارتي برادلي، أستاذ هندسة الطيران في جامعة جنوب كاليفورنيا فيتربي، إن التقدم في الطيران الكهربائي يزيد أيضاً من الضغط لإيجاد حلول طويلة الأجل لإدارة بصمتنا البيئية بشكل أفضل. على الرغم من أن الطائرات الكهربائية مثل إكس-57 تكتسب المزيد من الزخم حالياً، إلا أن برادلي يتوقع أنه، وعلى غرار السيارات الهجينة التي تعمل بمحركات الاحتراق والكهرباء، فإن ظهور الطائرات الهجينة لم يعد بعيداً جداً.
يقول برادلي: «لقد أصبح من المهم أكثر فأكثر أن يكون الطيران مستداماً. يتعلق الأمر بتقليل تأثيرها البيئي إلى الحد الأدنى مع الحفاظ على فوائد القدرة على نقل الأشخاص والبضائع حول العالم بسرعة».