هواپیمای الکتریکی به پرنده ای اطلاق می شود که از موتور های الکتریکی به جای موتور های احتراق داخلی استفاده می کند، منبع این انرژی الکتریکی می تواند پیل های سوختی ، سلول های خورشیدی ، ابر خازن ها، انتقال بی سیم انرژی، یا باتری ها باشد.
هواپیماهای الکتریکی که در حال حاضر وجود دارند اغلب نمونه های ازمایشی و اثبات گر تکنولوژی هستند ، که در انواع بی سرنشین و سرنشین دار ساخته شده اند. اولین پرواز سرنشین دار توسط یک هواپیمای الکتریکی در 1973 به وقوع پیوست. در سال 2015 ، یک پرنده ی سرنشین دار مجهز به پنل های خورشیدی به نام Solar Impulse ، پرواز 5 ماهه ای را به دور زمین شروع کرد.
تاریخچه :
در 1883 Gaston Tissandier شیمیدان و هوانورد فرانسوی ، برای اولین بار از یک موتور الکتریکی برای تامین پیشرانش یک کشتی هوایی استفاده کرد. در سال پس از ان Charles Renardو Arthur Krebs کشتی هوایی La France را با موتور قدرتمند تری به پرواز دراوردند.
استفاده از موتور های الکتریکی برای هواگرد های مدل بال ثابت دست کم از 1957 شروع شده بود . در 1964 William C. Brown در شبکه ی CBS اولین بالگرد مدلی که تمام انرژی مورد نیازش برای پرواز را از طریق امواج ماکرو ویو بدست می اورد را به نمایش دراورد.
در 1973 Fred Militky و Heino Brditschka یک فروند هواپیمای Brditschka HB-3 که از نوع موتور گلایدر (هواگردهایی که تنها برای برخاست نیازمند نیروی موتور هستند و باقی طول پرواز را به صورت هوا سرشی طی می کنند) بود را به یک هواپیمای الکتریکی تبدیل کردند، این هواپیما Militky MB-E1 نام گرفت، اولین هواپیمای سرنشین داری که فقط از نیروی الکتریکی برای پرواز استفاده می کرد. در همان سال Heino به مدت 14 دقیقه با این هواپیما پرواز کرد.
در سال 2007 موسسه ی غیر انتفاعی CAFE Foundation ، اولین سمپوزیوم (کارگاه تخصصی) هواپیماهای الکتریکی را در سان فرانسیسکو برگزار کرد. اولین هواپیمای رجیستر شده ی الکتریکی اولین پروازش را در تاریخ 2007-12-23 با کد رجیستر BL1E "Electra" (F-PMDJ) به انجام رساند.
در سال 2009 یک تیم از دانشگاه Turin Polytechnic تبدیلی روی هواپیمای Pioneer Alpi 300 انجام دادند و ان را با سرعت 250 کیلومتر بر ساعت برای 14 دقیقه به پرواز دراوردند.
در سال 2011 استفاده از انرژی الکتریکی در هواپیماها شتاب گرفت . در این سال در نمایشگاه هوایی AirVenture واقع در اوشکوش ویسکانسین ، سمپوزیوم جهانی هواپیماهای الکتریکی برگزار شد و توجهات گسترده ای را معطوف خود ساخت. این برنامه توسط بخش هوانوردی کمپانی جنرال الکتریک و با مشارکت نیروی هوایی ، ناسا، ازمایشگاه ملی Argonne ،کمپانی سیکورسکی و اداره ی هوانوردی فدرال امریکا اجرا شد.
بر طبق اظهارات Elon Musk مدیر اجرایی Tesla Motors/SpaceX ، در زمانی که باتری ها بتوانند 400 وات بر ساعت در هر کیلوگرم نیرو تامین کنند و نرخ نیرو به وزنی بین 0.7 تا 0.8 بدست اورند، پرواز قاره ای هواپیما های الکتریکی مقرون به صرفه خواهد بود.
پروژه های تجربی :
دهه های 70 و 80 میلادی
Militky MB-E1
در سال 1973 Militky MB-E1 محصول المان غربی اولین هواپیمای الکتریکی نسباتا بزرگی بود که قادر به حمل انسان بود . این پرنده از باتری های نیکل کادمیوم و یک موتور دی سی 10 کیلو واتی بهره می برد که ان را قادر می ساخت برای مدت 12 دقیقه به پرواز ادامه دهد.
Sunrise
پرنده ی بدون سرنشین 12 کیلو گرمی AstroFlight Sunrise ، محصول قرار دادی با ARPA بود که به انجام اولین پرواز با تامین نیروی خورشیدی در 4 نوامبر 1974 از Bicycle Lake انجامید ، یک دریاچه ی خشک در سایت نظامی Fort Irwin .
Solar Riser
اولین پرواز رسمی یک هواپیمای خورشیدی با قابلیت حمل انسان در 29 اپریل 1979 انجام شد . هواپیمای Mauro Solar Riser توسط Larry Mauro برپایه ی UFM Easy Riser که یک پرنده ی 2 باله ی گلایدری بود ساخته شده بود . این هواپیما از سلول های فتوولتائیک استفاده می کرد که 350 وات توان با 30 ولت اختلاف پتانسیل ایجاد می کرد که قارد بود باتری های بالگرد MD 500 را شارژ کند و موتور الکتریکی ان را تامین نیرو کند. این هواپیما می توانست پس از 1.5 ساعت شارژ به مدت 3 تا 5 دقیقه از قدرت موتور بهره ببرد تا ان را به ارتفاعی برساند که بتواند پروازی هواسرشی داشته باشد.
Solar One
هواپیمای خورشیدی Solar One توسط David Williams به دستور Freddie To که طراح و عضوی از انجمن جایزه ی Kremer بود ، طراحی شده بود . یک هواپیمای گلایدر موتور دار که در ابتدا ساخته شده بود تا توسط پدال تامین نیرو شود اما بعد از ساخت مشخص شد که این پرنده برای اینکه بتواند توسط نیروی انسان تامین نیرو شود بیش از حد سنگین است فلذا با اعمال تغییراتی به یک هواپیمای خوشیدی تبدیل شد. این پرنده از یک موتور الکتریکی استفاده می کرد که انرژی مورد نیاز ان توسط باتری هایی تامین می شد که قبل از پرواز توسط ارایه های خورشیدی متصل بر بال شارژ می شدند . اولین پرواز این پرنده در Hampshire در 13 جوئن 1979 انجام شد.
Gossamer Penguin و Solar Challenger
Gossamer Penguin نسخه ای کوچکتر از هواپیمای پدالی Gossamer Albatross بود که کاملا توسط نیروی خورشید تامین انرژی می شد. دومین پروتوتایپ ، Solar Challenger ، توانست مسافتی 262 کیلومتری از پاریس تا اینگلیس را به پرواز در بیاید. در 7 جولای 1981 این چرنده به وسیله ی انرژی خورشیدی توانست 262 کیلومتر از فرودگاه Cormeilles-en-Vexin در نزدیکی پاریس بر فراز کانال مانش تا پایگاه سلطنتی Manston در نزدیکی لندن پرواز کند ، این پرواز 5 ساعت و 23 دقیقه به طول انجامید . Solar Challenger که توسط دکتر Paul MacCready طراحی شده بود توانست رکورد ازتفاع 14300 پا را کسب کند.
MIT Monarch and Monarch-B
پروژه ی هواپیمای موسسه س فناوری Monarch در ماساچوست شامل طراحی 2 هواپیما برای برنده شدن جایزه ی Kremer برای رکورد سرعت هواپیمای با پیشران انسانی بود . این هواپیما از موتور الکتریکی در کنار باتری استفاده می کرد که توسط پدال زدن خلبان شارژ می شد .
Aerovironment Bionic Bat
کمپانی Aerovironment Bionic Bat یکی از سازندگان هواپیما برای چالش سرعت Kremer بود ، در یکی از مجموعه جوایز کرمر که توسط انجمن سلطنتی حمل و نقل هوایی ارائه شده بود . این هواپیما از یک موتور الکتریکی سود می جست و با پدال زدن خلبان باتری های نیکل کادمیوم ان شارژ می شد. انرژی ذخیره شده ی قبلی در باتری ها مکمل نیروی پدال زدن خلبان در جریان ثبت رکورد بود . در 1984 Bionic Bat برنده ی 2 بخش از چالش سرعت کرمر شد.
Solair 1
پرنده ی سرنشین دار Solair 1 توسط Günther Rochelt بر پایه ی طرحی از Hans Faer توسعه یافت . بر بال های ان تعداد 2499 سلول خورشیدی متصل شده بود که توانی 1.8 کیلو واتی را تامین می کرد. اولین پرواز این هواپیما در تاریخ 21 اگوست 1983 در منطقه ی Unterwössen واقع در آلمان به ثبت رسید. این هواپیما توانست به مدت 5 ساعت و 41 دقیقه به پرواز ادامه دهد . این پرنده هم اکنون در موزه ی مونیخ در معرض نمایش برای بازدید کنندگان است . نسل بعدی ای پرنده به نام Solair II اولین پروازش را در ماه می 1998 به انجام رساند و پرواز های بیشتری را در تابستان همان سال پشت سر گذاشت اما سیستم پیشران ان دچار مشکلاتی در زمینه ی داغ شدن زود از حد شد. با مرگ ناگهانی Günther Rochelt در سپتامبر 1998 توسعه ی بیشتر این هواپیما متوقف شد.
Pathfinder Plus سمت چپ ، پیشنمونه ی Helios سمت راست ، رمپ درایدن
NASA Pathfinder ، Centurion و Helios
هواگرد های NASA's Pathfinder ، Pathfinder Plus ، Centurion ، و Helios مجموعه ای از پرنده های خورشیدی / پیل سوختی بی سرنشین بودند که توسط کمپانی AeroVironment از 1983 تا 2003 تحت یکی از برنامه های ناسا با عنوان Environmental Research Aircraft and Sensor Technology ، توسعه یافته بودند. در 11 سپتامبر 1995 ، Pathfinder در پی یک پرواز 12 ساعته از پایگاه درایدن ناسا ، رکورد ارتفاع 50 هزار پایی را برای یک هواپیمای خورشیدی را به صورت غیر رسمی بر جای گذاشت . پس از اصلاحات بیشتر این پرنده به تاسیسات موشکی نیروی دریایی در جزیره ی Kauai واقع در مجمع الجزایر هاوایی منتقل شد . در 7 جولای 1977 ، Pathfinder به عنوان یک هواپیمای خورشیدی رکورد ارتفاع 71530 پایی را به ثبت رساند ، که همچنین رکوردی جدید برای هواپیماهای ملخی بود .
در تاریخ 6 اگوست 1998 Pathfinder Plus رکورد ملی ارتفاع 80201 پا را برای یک هواپیمای خورشیدی همچنین برای یک هواپیمای ملخی از ان خود کرد .
در 14 اگوست 2001 Helios پا را از این هم فراتر نهاد و توانست رکورد اعجاب انگیز 96863 پا را کسب نماید – یک رکورد برای هواگرد های کلاس FAI class U (تجربی / فناوری های نوین) ، و برای کلاس FAI class U-1.d (پهپاد های با وزن 500 کیلو گرم تا کمتر از 2.5 تن) و نیز رکوردی جدید برای ارتفاع پروازی یک هواپیمای ملخی بود . در تاریخ 26 جوئن 2003 ، هلیوس پس در مواجه شدن با یک جریان پر تلاطم دچار سانحه شد و در اقیانوس ارام در منطقه ی هاوایی سقوط کرد ، این سقوط پایان پروژ] را رقم زد .
دهه ی 90 میلادی
Sunseeker
پرواز هواپیمای خورشیدی Sunseeker بر فراز صحرای جنوب کالیفرنیا
در طی تابستان 1990 ، هواپیمای خورشیدی Sunseeker که توسط اریک ریموند خلبانی می شد نام خود را به عنوان اولین هواپیمای خورشیدی سرنشین داری که توانسته بود عرض ایالات متحده را بپیماید ثبت کرد . این هواپیما برای تیک اف از باتری های کوچکی که از طریق سلول های خورشیدی شارژ می شدند نیرو می گرفت و بعد از ان در تمام طول پرواز نیروی ان مستقیما به نیروی خورشید تکیه داشت .
نسخه ی دوم این پرنده ، Sunseeker II در سال 2002 ساخته شد و در بازه ی زمانی 2005 تا 2006 با موتور قوی تر ، بال بزرگ تر ، باتری های لیتیومی و سامانه ی کنترل الکترونیکی بهبود یافته مورد به روز رسانی قرار گرفت . در دسامبر 2008 این پرنده تنها هواپیمای خورشیدی سرنشین داری بود که در شرایط پروازی قرار داشت و به طور منظم پرواز های خورشیدی را به انجام می رساند . در سال 2009 تبدیل به اولین هواپیمای خورشیدی سرنشین داری شد که توانسته بود از رشته کوه الپ گذر کند ، 99 سال پس از اولین پرواز هواپیما بر فراز الپ .
Soaring
تست پروازی Soaring در 1994
اولین هواپیمای خورشیدی چین ، Soaring ، توسط Danny H. Y. Li و Zhao Yong در 1992 طراحی و ساخته شد . بدنه و بال ان که دست ساز بود عمدتا از فیبر کربن ، کولار و چوب تشکیل شده بود. در طراحی ان از وینگ لت برای افزایش طول موثر بال و نیز کاهش درگ بهره برده شده بود.
Icaré II
هواپیمای خورشیدی المانی Icaré II توسط انیستیتو طراحی هواپیما دانشگاه اشتوتگارت در 1996 طراحی و ساخته شد . مدیر پروژه و خلبان غالب پرواز های ان سرپرست انیستیتو Rudolf Voit Nitschmann بود . طراحی این پرنده در 1996 موفق به بردن جایزه ی Berblinger ، جایزه ی EAA Special Achievement در اشکوش ، مدال Golden Daidalos از Aeroclub آلمان و جایزه ی OSTIV در 1997 در فرانسه شد .
LF20
پرنده ی LF20 که توسط Lange Flugzeugbau GmbH ساخته شده بود در واقع نسخه ای به شدت تغییر یافته از هواپیمای DG800 بود . اولین پرواز ان در 7 می 1999 انجام شد ، این هواپیما نقش یک بستر تست و اثبات گر فناوری را داشت. نیروی مورد نیاز ان توسط سلول های پایه نیکل تامین می شد و از پیشران EA42 که بعد ها در ساخت Antares 20E نیز به کار رفت استفاده می کرد . LF20 قادر بود 1725 متر اوج بگیرد .
DG800
دهه ی اول قرن 21
Lange Antares
Lange Antares 20E گلایدری به طول 20 متر است که به یک موتور الکتریکی 42 کیلو واتی بدون جاروبک (https://en.wikipedia.org/wiki/Brushless_DC_electric_motor) مجهز شده است و از باتری های یون لیتیوم بهره می برد . این پرنده با باتری های کامل شارژ شده قادر است تا 3000 متر اوج بگیرد . اولین پرواز ان در سال 2003 به ثبت رسید . Antares 20E اولین هواپیمای با پیشران الکتریکی بود که توانست گواهی صلاحیت پرواز را به دست اورد . این پرنده موفق شد در سال 2011 در رقابت Berblinger ، چالش هوایی بلند پروازانه برای "هواپیمای سبز" ، برنده شود . Lange Antares 23E نسخه ی 23 متری از 20E می باشد که بال ان توان لود بیشتری دارد و از عملکرد بهتری برخوردار است و از پیشرانی مشابه نسخه ی 20 متری استفاده می کند . اولین پرواز نسخه ی 23 متری در سپتامبر 2011 به انجام رسید و خط تولید ان از سال 2012 شروع به کار کرد .
Lange Antares
Alan Cocconi و SoLong
در سال 2005 Alan Cocconi موسس کمپانی Califoia electric-propulsion research بود با همکاری چند خلبان دیگر موفق به پرواز دراوردن پرنده ی الکتریکی بدون سرنشینی به نام SoLong شدند که قادر بود 48 ساعت مداومت پروازی پیوسته داشته باشد . انرژی مورد نیاز این هواپیما تماما توسط خورشید تامین می شد . این اولین باری بود که یک پرنده ی الکتریکی قادر شده بود چنین مداومت پروازی را از خود نشان دهد. باتری های این پرنده بر روی بال های ان نصب شده بود .
Alan Cocconi به همراه SoLong
Solar Impulse
اولین پرواز ازمایشی بسیار کوتاه این پرنده (short-hop) به طول 350 متر در 3 دسمابر 2009 به وقوع پیوست . اولین پیش نمونه و نسخه ی پس از ان ، Solar Impulse 2، هر دو توسط 4 دستگاه موتور الکتریکی تامین تراست می شدند . انرژی بدست امده توسط سلول های خورشیدی که بر روی بال و پایدار ساز افقی نصب شده بودند در باتری های لیتیوم پلیمر ذخیره می شدند و موتور ها را به حرکت در می اوردند . در سال 2010 این پرنده موفق شد رکورد اولین پرواز 24 ساعته ی سرنشین دار برای یک پرنده ی الکتریکی را به نام خود ثبت کند . در سال 2012 این هواپیما برای اولین بار در تمام تاریخ هواپیماهای الکتریکی ! پروازی بین قاره ای را در کارنامه ی خود به ثبت رساند . این سفر 19 ساعته از شهر مادرید در اسپانیا شروع و در ربات در مراکش خاتمه یافت . در سال پس از ان این هواپیما با سفری از فونیکس در اریزونا به فرودگاه فورت نورث اینترنشنال در دالاس ، به عنوان بخشی از یک سفر جند مرحله ای ، رکورد دیگری را در زمینه ی مداومت پروازی هواپیماهای خورشیدی از ان خود کرد .
کار ساخت دومین نسخه از این پرنده در سال 2014 پایان یافت و Solar Impulse 2 نام گرفت . این پرنده از سلول های خورشیدی و موتور های قوی تری بهره می برد . در مارچ 2015 این هواپیما سفری به دور زمین را شروع کرد . مبدا این سفر ابوذبی در امارات متحده ی عربی بود و طبق برنامه ریزی اولیه در نظر بود تا در اگوست 2015 پس از به پایان رساندن ماجرا جویی چند قسمتی خود مجددا به ابوذبی باز گردد ، اگر چه به دلیل ایجاد نقص فنی در باتری ها ادامه ی این سفر از هاوایی تا اپریل 2016 به تعویق افتاد .
Solar Impulse
Electravia BL1E Electra
تیم Electravia با همکاری APAME در 23 دسامبر 2007 در پایگاه Aspres sur Buech در فرانسه ، موفق شد اولین پرواز هواپیمای الکتریکی با کاکپیت باز (بدون اسمانه) خود را به ثبت برساند .
Christian Vandamme خلبان این پرواز ازمایشی که مدیر فنی Electravia نیز بود توانست این پرنده را به مدت 48 دقیقه به پرواز دراورد و 50 کیلومتر را بپیماید . BL1E "Electra" به یک موتور الکتریکی 18 کیلو واتی از نوع disk-brushed مجهز بود که نیروی مورد نیاز ان توسط 48 کیلوگرم باتری های کوکام لیتیوم-پلیمر تامین می شد . BL1E "Electra" اولین هواپیمای الکتریکی دنیا بود که شماره رجیستر دریافت کرده بود . همچنین این پرنده اولین محصول الکتریکی به ثمر نشسته توسط کمپانی فرانسوی Electravia بود .
Electravia BL1E Electra
Electravia Electro Trike
Electravia Electro Trike کایت تک سرنشینه ای بود که به یک موتور الکتریکی مجهز شده بود . اولین پرواز ان در Aspres sur Buëch واقع در فرانسه انجام شد . موتور ان GMPE 102 بود که 26 اسب بخار تولید می کرد . همچنین به یک پک 3 کیلو واتی باتری های لیتیوم پلیمر مجهز بود که ان را قادر می ساخت که تا 1 ساعت به پرواز ادامه دهد . شارژ یک پک 3 کیلو واتی 1ساعت و نیم طول می کشید .
E-Trike
اولین هواپیمای سرنشین دار که از باتری قلمی استفاده می کرد !
صنایع Matsushita Electric و تیم دانشجویان کارشناسی انیستیتو تکنولوژی توکیو در یک پروژه ی مشترک هواپیمایی را که توسط 160 باتری قلمی ( AA battery) تامین نیرو می شد را ساختند و توانستند پروازی به طول 391 متر را در جولای 2006 با ان تجربه کنند .
Boeing-FCD Project
پروژه ی FCD (اثبات گر پیل سوختی) برنامه ی ساخت هواپیمای الکتریکی بود که توسط کمپانی بزرگ بوئینگ رهبری می شد و از موتور Diamond HK-36 Super Dimona بهره می برد . این پرنده نقش بستر تستی برای هواپیماهای مجهز به پیل سوختی تحقیقاتی سبک را بر عهده داشت . این هواپیما موفق شد در مارچ 2008 یک پرواز ازمایشی موفقیت امیز را به نام خود ثبت کند . همکاران بوئینگ در این برنامه موسسه ی Intelligent Energy بریتانیا (برای پیل های سوختی) ، دیاموند ایرکرفت از استرالیا (در ساخت ایر فریم) ، Spanish Sener (سیستم کنترل) ، Spanish Aerlyper (یکپارچه سازی موتور با بدنه) و کمپانی امریکایی Advanced Technology Products بودند .
FCD
QinetiQ Zephyr
QinetiQ Zephyr پهپادی سبک وزن و خورشیدی بود که توسط کمپانی نظامی انگلیسی QinetiQ طراحی و ساخته شد . در 23 جولای 2010 ، با پروازی که بیش از 2 هفته در پهنه ی اسمان ادامه داشت (336 ساعت) رکورد مداومت پروازی پرنده های بدون سرنشین (پهپاد) را به نام خود ثبت کرد . این پرنده از قیبر کربن و پلیمر تقویت شده ساخته شده است . نسخه ی سال 2010 این پرنده 50 کیلوگرم وزن و 22.5 متر وینگ اسپن داشت ، در نسخه ی 2008 وزن 30 کیلوگرم و فاصله ی 2 سر بال 18 متر بود . این هواپیما در طی روز برای شارژ باتری های لیتیوم-گوگرد خود از نور خورشید بهره می جست ، این باتری ها انرژی مورد نیاز در طول شب را تامین می کردند . این پرنده برای بر عهده گرفتن نقش نظارتی و رله ی ارتباطی طراحی و ساخته شده بود .
نسخه ی 2008 این پرنده در جولای 2008 توانسته بود پروازی 82 ساعته و دست یابی به ارتفا 61 هزار پا را در کارنامه ی خود ثبت کند ، در ان زمان این پرواز رکوردی غیر رسمی برای مداومت پروازی پهپاد ها بود . در سال 2010 نسخه ی 2010 با پروازی به مداومت 336 ساعت و 22 دقیقه و 8 ثانیه رکوردی جهانی برای مداومت پروازی پهپاد ها به ثبت رساند ، همچنین این پرنده موفق شد به ارتفاع 70742 پا دست یابد که برای پهپاد های کلاس FAI class U-1.c (کنترل از راه دور و با وزن 50 تا 500 کیلو گرم) یک رکورد جدید بود .
SkySpark
SkySpark پروژه ای مشترک بین کمپانی DigiSky و دانشگاه Turin بود . هواپیمای 2 سرنشینه ی Pioneer Alpi 300 موتوری 75 کیلو واتی داشت که توسط باتری های لیتیوم پلیمر تغذیه می شد . این پرنده در 12 جوئن 2009 رکورد سرعت 250 کیلومتر بر ساعت را برای هواپیماهای الکتریکی سرنشین دار به نام خود ثبت کرد .
SkySpark
Green Pioneer Ι
Green Pioneer Ι پروژه ای تحقیقاتی برای ساخت یک هواپیمای خورشیدی بود که در چهارمین نمایشگاه بین المللی هوا فضای چین در سال 2002 اعلام شد . این برنامه تجربی در نظر داشت تا اطلاعات مورد نیاز برای پروژه ی هواپیمای خورشیدی اینده ی چین را بدست اورد . این برنامه توسط موسسات New Concept Aircraft (Zhuhai) ، مرکز تحقیق و توسعه ی صنعت هوانوردی چین ، و اکادمی فناوری فضایی چین اجرا شد . مدیر پروژه و سر طراح برنامه Danny H. Y. Li بود .
پرواز Green Pioneer Ι در سال 2004
////////////////////////////////////////
انشاالله ادامه دارد ...
شادی ارواح طیبه ی شهدای گمنام صلوات
Military.ir
داکوتا...
ما را در سایت داکوتا دنبال می کنید
برچسب : نویسنده : کاوه محمدزادگان dakota بازدید : 393 تاريخ : شنبه 7 فروردين 1395 ساعت: 23:07