مستقبل كبير للطائرات التي تعمل بالطاقات البديلة

نجحت مجموعة "سولار امبلس" المعنية بمشروع أول طائرة تحلق حول العالم مصممة كي تطير ليلا ونهارا من دون وقود أو انبعاثات وتعمل بالطاقة الشمسية، بتجربة تحليق الطائرات المبتكرة لمدة 87 دقيقة متواصلة وصولا الي ارتفاع 1200 متر من مطار بايرن العسكري غرب سويسرا.
وأشار الرئيس التنفيذي للمشروع أندريه بوشبرج في بيان الي أن "هذه المهمة الأولي هي المرحلة الأكثر خطورة في المشروع بأكمله فقد استغرق الاعداد للرحلة 7 سنوات كاملة من البحث والاختبار والمثابرة".
من جهته أوضح رئيس مجلس ادارة المشروع الملاح السويسري برتراند بيكارد انه "لايزال امامنا طريق طويلة نقطعها وصولا الي رحلات جوية ليلية والتحليق لفترة أطول قبل أن نطير حول العالم ولكننا حققنا خطوة أساسية نحو تحقيق رؤيتنا وذلك بفضل العمل الاستثنائي لفريق كامل". وأضاف صاحب فكرة التحليق حول الأرض بطائرة تستخدم الطاقة الشمسية ان "مستقبلنا يعتمد علي قدرتنا علي التحول بسرعة لاستخدام الطاقات المتجددة، وهذه الفكرة تظهر ما يمكن القيام به باستخدام هذه الطاقات وتطبيق التكنولوجيات الجديدة التي يمكن أن توفر الموارد الطبيعية". الدفع الشمسي
الطائرة المبتكرة تحمل اسم "الدفع الشمسي". وتأتي في بداية خطة تهدف إلي إنتاج طائرة تعمل بالطاقة الشمسية وتستطيع الطيران حول العالم عام 2012 . حول هذا الأمر، قال بيكارد بان الاعتماد علي الطاقة المتجددة أحد أهداف الرحلة. وأضاف "مستقبلنا يعتمد علي القدرة علي التحول السريع نحو استخدام الطاقات المتجددة".
التصميم والمكونات
تم تزويد الطائرة بحوالي 12 ألف خلية ضوئية مرتبطة بجناحيها. وهي مصنوعة من ألياف الكربون واستغرقت صناعتها ستة أعوام. ومزودة بجناحي طائرة إيرباص 340 ويبلغ طولهما 63.4 مترا. وتزن الطائرة 1600 كيلوجرام وهو وزن سيارة متوسطة الحجم.
وكان النموذج الاولي قد حلق لمسافة 350 مترا علي ارتفاع متر واحد فوق مدرج قاعدة جوية بالقرب من زوريخ في ديسمبر 2009 . ثم نقلت الطائرة إلي غرب سويسرا كي تطير لأول مرة. والطائرة مزودة بأربعة محركات كهربائية من خلال تخزين الطاقة التي تأتي من الخلايا الشمسية في بطاريات عالية الكفاءة. ومن المتوقع في نهاية المطاف أن تصل سرعة الطيران إلي 70 كيلومترا في الساعة وأن يصل ارتفاع الطائرة إلي 8500 متر.
في هذا الشأن، وصف أحد مصمميها المهندس أندريه بورشبيرج وهو طيار رئيسي في المشروع أيضا، الطائرة بأنها "أخف عشر مرات من أفضل طائرة شراعية". وأضاف في موقع المشروع علي الإنترنت "إن هذا الطول الكبير للأجنحة بالنسبة لهذا الوزن الخفيف هو شيء جديد تماما علي عالم الطيران".
تجدر الإشارة إلي أن ميزانية المشروع بلغت 100 مليون فرنك سويسري (94 مليون دولار).
ميكانيكية الطيران
إن الحسابات والاختبارات وتجارب محاكاة الطيران شكلت جزءا أساسيا في كل محطة من محطات البناء.
وقد تم تطوير محاكي طيران خصيصا من أجل السماح لهم بالتأقلم مع الانسيابية وميكانيكية طيران نموذج اتش بي اس اي أ HB-SIA. وهذا ما قد مكننا من اختيار مقاومة الطيارين اثناء رحلة افتراضية استغرقت 25 ساعة وفي حجرة قيادة بقياس 1.3 متر مكعب.
مركبات الخلايا والبطاريات
تم اختيار ال 11628 خلية المصنوعة من السيليسيوم ذي البلور الاحادي وبسمك 150 ميكرونا، لخفتها ومرونتها وفعاليتها، وكان يمكن لمردودات تلك الخلايا ان تكون افضل بزيادة عددها بنسبة 22% ولكن وزنها عندئذ كان سيعيق الطائرة خلال التحليق الليلي، ان التحليق الليلي هو المرحلة الاكثر حساسية، والعائق الاهم في المشروع يكمن في مسألة خزن الطاقة في بطاريات الليثيوم البلمري، فكثافة الطاقة القصوي في المرحلة الحالية هي 220 واط ساعة/ كيلوجرام. ووزن مراكمات الطاقة الضرورية للتحليق الليلي ل (سولار امبولس)"يقدر بحوالي 400 كيلو جرام، أي ربع الوزن الاجمالي للطائرة، لذلك فإن النجاح لا يمكن تحقيقه الا عبر الاستفادة القصوي من الامكانات الانسيابية وتحسين سلسلة الدفع.
منظومة الدفع
تم تثبيت 4 محركات تحت جناحي الطائرة قوة كل منها 10 أحصنة ومجموعة بطاريات من الليثيوم البلمري ونظام ادارة يتحكم بمستوي شحن البطاريات والحرارة. لقد تم تصميم العزل الحراري من أجل الاحتفاظ بالحرارة المنبعثة من البطاريات والسماح لها بالعمل بالرغم من درجة حرارة تصل الي 40 درجة مئوية وعلي ارتفاع 8500 متر. أن كل محرك من هذه المحركات مزود بمخفض حركة يحدد دورات المراوح ب200 - 400 دورة بالدقيقة، وهذه المراوح تتكون من شفرتين وقطرها 3.5 متر.
موارد الطاقة
في منتصف النهار، يصل الي كل متر مربع من سطح الارض ما يعادل 1000 واط، أي 1.3 حصان علي شكل طاقة ضوئية. ومعدل ما تزوده الشمس خلال 24 ساعة هو 250 واط / متر مربع. وبوجود 200 متر مربع من الخلايا الكهروضوئية و12% من المردودية الكلية من سلسلة الدفع التسييري، فإن معدل الاستطاعة المزودة من محركات الطائرة لن تتعدي 8 أحصنة أو 6 كيلو واط. وهي تقريبا تعادل الاستطاعة التي استخدمها الاخوان رايت لتسيير طائرتهما الاولي عام 1903 عندما حققوا اول رحلة طيران بمحرك. وبهذه الطاقة المقدمة من الخلايا الشمسية اضافة الي المراوح الهوائية والمحسنة بجهود فريق كامل، يأمل سولارامبولس بالطيران ليل نهار ومن دون وقود!
أهداف للنموذج الأولي
1- تثبيت نتائج المحاكاة الرقمية والخيارات التكنولوجية وتقنيات البناء.
2- اختبار مجال طيران غير مجرب سابقا، لأن أي طائرة بهذه المواصفات من الحجم والوزن والسرعة لم تنجح بالطيران من قبل.
3- إظهار فعالية طاقة كامل النظام من خلال القدرة علي التحليق طوال الليل بعد تخزين طاقة شمسية كافية خلال النهار.
إن الدروس المستخلصة من النموذج الأولي اتش بي اس اي ا HB-SIA ستتم الاستفادة منها في تصور وتصميم وخيارات نموذج اتش بي اس اي ب ا HB-SIA التكنولوجية، وهي الطائرة التي ستحاول القيام بالرحلة حول العالم.
إن وزن "سولار أمبولس" هو وزن سيارة، فقد تم التخلص من كل غرام غير ضروري من أجل بناء طائرة بهذه الخفة المتناهية.
ان قوة دفع "سولار أمبولس" هي قوة دفع دراجة نارية خفيفة بعد أن تم تحسين سلسلة الطاقة الي اقصي حد.