بوينج تكشف تفاصيل التحسينات المدخلة على بطاريات طائرات 787

كشفت شركة بوينج اليوم عن مجموعة شاملة من التحسينات قيد التنفيذ والتي ستضيف عدة مستويات من مزايا السلامة الإضافية إلى بطاريات الليثيوم–أيون الخاصة بطائرات 787 التجارية، حيث من المتوقع أن تكون جاهزة للتركيب الأولي في غضون الأسابيع القليلة المقبلة. كما تقوم الشركة حالياً بتصنيع علب جديدة لبطاريات 787 مع خطط لتركيبها في الطائرات خلال الأسابيع القليلة القادمة. وستتيح هذه التحسينات، التي تخضع لاختبارات تصديق مكثفة، لشركات الطيران إمكانية استئناف الرحلات الجوية التجارية على متن طائرات 787 بمجرد إنجاز الاختبارات والحصول على موافقة إدارة الطيران الاتحادية الأمريكية والجهات التنظيمية المعنية.
وتشمل التحسينات تعزيز العمليات الإنتاجية والتشغيلية ومزايا تصميم البطارية، بالإضافة إلى تصميم علب جديدة للبطاريات.
وفي هذا السياق قال راي كونر، الرئيس والرئيس التنفيذي لشركة بوينج للطائرات التجارية: "فور استكمال الاختبارات والحصول على موافقة الجهات التنظيمية، سنساعد عملاءنا على تطبيق التغييرات الجديدة واستئناف رحلاتهم الجوية مجدداً على متن طائرات 787. ويمكن للركاب الاطمئنان إلى أننا أكملنا مراجعة شاملة لنظام البطارية وأجرينا تحسينات كبيرة نثق بأنها ستجعل من نظام البطارية أكثر أماناً وموثوقية".
هذا وتشمل التحسينات التي شهدها نظام البطارية إدخال تغييرات على البطارية نفسها، وعلى وحدة شحن البطارية وتركيب البطارية.
وكانت إدارة الطيران الاتحادية الأمريكية قد وافقت مطلع هذا الأسبوع على خطة المصادقة التي تقدمت بها بوينج لإجراء اختبارات مستقلة تؤكد قدرة التحسينات المدخلة للبطارية على تلبية الشروط الواردة في "توجيه صلاحية الطيران" التي تم بموجبها تعليق عمليات 787 التجارية.
ابتكار الحل على يد فريق التطوير
تعالج التحسينات المدخلة على نظام البطارية العوامل المسببة التي حددها فريق بوينج الفني كأسباب محتملة لخلل البطارية. كما تم التحقق من النتائج التي توصل إليها الفريق الفني أيضاً من قبل مجموعة مستقلة من خبراء بطاريات الليثيوم–أيون في عدد من القطاعات والجامعات والمختبرات الوطنية.
وفي هذا السياق، قال مايك سينيت، نائب الرئيس وكبير مهندسي برنامج 787 في بوينج للطائرات التجارية: "لقد توصلنا إلى مجموعة شاملة من الحلول الكفيلة بتعزيز مستويات الأمان لنظام البطارية. فقد وجدنا عدداً من الوسائل لتحسين نظام البطارية. وانطلاقاً من حرصنا على التمسك بأحدث تقنيات السلامة، فسوف نبادر إلى دمجها في عملياتنا ومنتجاتنا".
تعزيز ضوابط الإنتاج وعمليات التشغيل
يتم إجراء المستوى الأول من التحسينات أثناء تصنيع البطاريات في اليابان. فقد تعاونت بوينج مع شركة "ثاليس"، مزود نظام تحويل الطاقة المتكامل، وشركة "جي إس يواسا" المختصة بتصنيع البطاريات، لتطوير مواصفات إنتاجية واختبارات معززة للحد من احتمال وجود مزيد من التباين في إنتاج الخلايا الفردية، وكذلك البطارية بشكل عام.
وأضاف سينيت: "لقد قمنا بتطوير منهجية خاصة لفهم حساسية هذه التكنولوجيا بالنسبة للتغييرات أثناء عملية التصنيع بشكل أفضل. ونحن جميعاً نشعر بالحاجة إلى زيادة متابعة هذه العملية على نحو مستمر".
كما تم إضافة أربعة اختبارات جديدة أو منقحة لإنتاج خلايا الشاشة، لتضم الآن 10 اختبارات مستقلة. وسوف تخضع كل خلية إلى عملية اختبار أكثر صرامة على مدار شهر عقب تصنيعها بما في ذلك اختباراً مدته 14 يوماً يتم خلالها اتخاذ القراءات الخاصة بمعدلات التفريغ كل ساعة. وقد بدأ العمل بهذا الإجراء الجديد في مطلع فبراير، حيث أنجزت عمليات الاختبار الخاصة بالخلية الأولى. ويوجد أكثر من اثني عشر اختبار قبول خاص بعمليات الإنتاج يتوجب استكمالها لكل بطارية على حدة.
كما قررت كل من بوينج وشركة "جي إس يواسا" ضبط مستوى الشحن المقبول للبطارية بتخفيض الحد الأعلى للشحن ورفع الحد الأدنى للتفريغ المسوح بهما. بالإضافة إلى ذلك، يجري إعادة تصميم قطعتين من تجهيزات نظام البطارية تشملان وحدة مراقبة البطارية والشاحن للتكيف مع مستويات الشحن الجديدة. هذا وسيتم تعديل شاحن البطارية أيضاً لتخفيض دورة الشحن وبالتالي تخفيف الضغط على البطارية أثناء الشحن.
مزايا التصميم المطوّر للبطارية
ستساعد التغييرات التي أجريت على البطارية في تقليل فرص حدوث أي خلل فيها، فضلاً عن عزل أي خلل يحدث، للحيلولة دون تسببه في مشكلاتٍ ضمن الأجزاء الأخرى من البطارية.
وبغرض عزل كل خلية من خلايا البطارية عن الأخرى وعن صندوق البطارية، فسوف يتم إضافة طريقتين للعزل. ويجري الآن لف عازل كهربائي حول كل خلية من خلايا بطارية لعزلها كهربائياً عن الأخرى وعن صندوق البطارية، حتى عند حدوث عطل ما. وسيساعد نظام العزل الكهربائي والحراري المستخدم فوق الخلايا وأسفلها وفيما بينها على منع تأثير حرارة الخلايا على بعضها البعض.
كما سيتم تطوير عوازل الأسلاك والأسلاك نفسها ضمن البطارية لتكون أكثر قدرةً على مقاومة الحرارة والاحتكاك، بينما ستعمل المشابك الجديدة على ربط القضبان المعدنية التي تربط خلايا البطارية الثماني، علماً بأن هذه المشابك تتضمن آلية مخصّصة للإغلاق.
وأخيراً، تم إدخال مجموعة من التغييرات على صندوق البطارية الذي يحتضن خلايا البطارية ووحدة إدارة البطارية. وستسمح الفتحات الصغيرة في الأسفل بتجفيف رطوبة البطارية، في حين ستسمح الفتحات الأكبر على الجوانب بتصريف البطارية التي وقع فيها الخلل، علاوة على خفض التأثير على الأجزاء الأخرى من البطارية.
علبة البطارية الجديدة
سيتم تثبيت صندوق البطارية في علبة جديدة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. وستقوم هذه العلبة بعزل البطارية عن بقية المعدات الموجودة في الأقسام المخصصة للتجهيزات الإلكترونية. كما ستضمن عدم اندلاع أي حريق داخل تجاويف المعدات، وبالتالي تشكيل طبقة واقية أخرى ضمن نظام البطارية. وتحتوي هذه العلبة على فتحة تصريفٍ مباشرة لنقل أبخرة البطارية إلى خارج الطائرة.
هذا وتم تركيب المشابك الجديدة المصنوعة من التيتانيوم في الأقسام المخصصة للتجهيزات الإلكترونية لضمان أن يكون موضع البطارية مدعماً بالشكل المناسب.
وفي هذا الصدد، قال سينيت: "تخفّض المستويات الأولى من التحسينات، والتي تشمل اختبارات التصنيع وتطوير العمليات، بشكلٍ كبير من احتمال وقوع أي خلل في البطارية. ويساعد المستوى الثاني، ويشمل التغييرات التي أجريت على البطارية، على إيقاف الحوادث وتخفيف تأثير الخلل ضمن البطارية في حال وقوعه. بينما يسهم المستوى الثالث، ويشمل إضافة علبة جديدة، بعزل البطارية لمنع وقوع أي حريق ضمن العلبة والتأثير بشكل كبير على الطائرة، حتى في حال تسريب جميع الخلايا".
حالة الاختبار
بدأت عملية الاختبار الرامية إلى الحصول على موافقة إدارة الطيران الفيدرالية الأمريكية للبدء بتطبيق التحسينات على البطارية، وذلك بعد الحصول على إذن الإدارة.
وأثناء مرحلة الاختبارات الهندسية التي تسبق اختبارات المصادقة، أثبت الفريق أن من شأن الموقع الجديد احتواء أي خلل في البطارية بشكل آمن، بما في ذلك الأعطال في جميع خلايا البطارية الثماني. ويعادل الحمل "الأقصى" قوة تصل إلى ما يزيد بمرة ونصف عن القوة القصوى التي يمكن توقعها أثناء وقوع عطل في البطارية. ويقاوم الموقع الجديد هذا الضغط بسهولة، ولا يسمح بحدوث خلل ما لم يرتفع الضغط عن ثلاثة أضعاف الحمل الأقصى.
وفي اختبار آخر، أكد الفريق عدم إمكانية وقوع حريق ضمن العلبة الجديدة، حيث يقوم تصميم العلبة الجديد بطرد الأوكسجين، مما يجعل من هذه الوحدة التي تحتوي على البطارية ذاتية التغليف. وتعد عملية التغليف أفضل من الكشف عن الاشتعال ومعالجته، حيث تحول دون حدوث الاشتعال من الأصل. ويقوم التصميم بطرد جميع الأبخرة من خلال تصريفها مباشرة إلى خارج الطائرة عوضاً عن تصريفها إلى قسم التجهيزات.
ويقول سينيت: "نحن نخضع هذا التصميم الجديد إلى مجموعة صارمة من الاختبارات. وقد حاولنا العثور على طريقة يمكن من خلالها تشكيل حريق في العلبة دون جدوى. وحتى عندما قمنا بنشر غاز سريع الاشتعال أثناء تواجد مصدر لهب، فقد حال غياب الأكسجين دون وقوع الحريق".
وأضاف: "لقد اعتمدنا على المعيار الصناعي الجديد DO311، الذي وضعته اللجنة الفنية الراديوية للملاحة الجوّية RTCA، لتشكيل خطتنا الخاصة بالاختبارات، علماً بأن هذه المعايير لم تكون موجودة بعد عندما وضعنا خطة الاختبار للبطارية الرئيسية، وقد ساعدنا ذلك على تأمين قوة وسلامة التصميم الجديد. وأثناء عملية الترخيص، أردنا إظهار قدرة بطارية طائرة 787 على تلبية جميع متطلبات معيار DO-311وأنها لا تشذ عن المتطلبات الخاصة إلا عند استخدام بعض المكونات الفريدة لطائرة 787 التي لا تشملها المعايير". وتعد اللجنة الفنية الراديوية للملاحة الجوّية منظمةً غير ربحية تعمل كلجنة استشارية فيدرالية متخصصة في وضع التوجيهات الخاصة بصناعة الطيران.
العمل على استئناف رحلات الطيران
في هذا الإطار، قال كونر: "إننا نتبع جميع البروتوكولات اللازمة لتأمين حصول تصميمنا الجديد على الموافقة الكاملة وتركيبه بطريقة سليمة، وبما يتيح لنا مساعدة عملائنا على استئناف عمليات الطيران في أسرع وقتٍ ممكن. وفي نفس الوقت، فإننا نسعى جاهدين لاستكمال عمليات التسليم، إلا أن الأولوية القصوى لدينا تتمثل في استكمال عملنا في مجال الترخيص وتأمين طيران الأسطول الذي تم تسليمه. وقد أبدى عملاؤنا ومسافروهم تفهماً وصبراً كبيرين أثناء عملنا هذا، ونحن نشكرهم بصدق على دعمهم المتواصل وثقتهم بطائرات 787.
ولا تقدم البنية التي تعتمد على الكهرباء بشكل أكبر في طائرة 787 قيمةً حقيقيةً لشركات النقل الجوّي فحسب، بل ولعموم القطاع أيضاً. وإننا من خلال خفض استهلاكنا للوقود، نخفّف من بصمتنا البيئية. وتعد تقنية البطارية هذه جزءاً هاماً في التصميم الذي يعتمد بشكلٍ أكبر على الكهرباء، حيث تساعدنا على خفض استهلاك الوقود بما يزيد عن 10 مليارات جالون طيلة دورة حياة هذا البرنامج.
"وعلى الرغم من حاجة التقنيات الجديدة إلى تركيز أكبر وعمل دؤوب، إلا أن الفوائد التي نجنيها منها ملموسة بالفعل".