NASA وGE تنقلان الدفع الهجين-الكهربائي من المختبر إلى الطيران العام
ظهرت طائرة Saab 340B معدلة، تعمل جزئيًا بنظام دفع هجين-كهربائي من فئة ميغاواط، لأول مرة أمام الجمهور في معرض فارنبورو الدولي للطيران في المملكة المتحدة، مقدمةً عرضًا بارزًا لإحدى أكثر تقنيات الكفاءة متابعة في مجال الطيران خارج بيئة الاختبار.
صُمم نظام الطيران بواسطة GE Aerospace بالتعاون مع NASA وBETA Technologies وBoeing. ووفقًا لـ NASA، فقد أكملت الطائرة بالفعل رحلات اختبارية تاريخية خلال الأشهر الأخيرة، وأصبحت أول طائرة تعمل بالدفع الهجين-الكهربائي تطير فوق ارتفاع 30,000 قدم. وكان فارنبورو أول عرض علني لهذه القدرة على أحد أكبر مسارح صناعة الطيران والفضاء في العالم.
بالنسبة إلى NASA، لا يتعلق هذا الحدث بظهور واحد في معرض جوي بقدر ما يتعلق بالتحقق من سنوات من العمل الحكومي في مجال الطيران بهدف خفض استهلاك الوقود دون إجبار الشركات المصنعة للطائرات على التضحية بالأداء المطلوب للخدمة التجارية. يجمع النظام بين محركات كهربائية وتوربين غازي وتخزين للطاقة على متن الطائرة ضمن بنية واحدة مصممة لتوجيه أنظمة الدفع المستقبلية للطائرات.
لماذا تكتسب هذه الرحلة أهمية
ظل الدفع الهجين-الكهربائي لفترة طويلة يحتل موقعًا صعبًا في الطيران. فما تزال الطائرات الكهربائية بالكامل مقيدة بوزن البطاريات وحدود المدى، خصوصًا مع الهياكل الأكبر. وفي المقابل، تهيمن الطائرات التوربينية التقليدية على الأساطيل الإقليمية والرئيسية لأنها توفر الحمولة والاعتمادية والتحمل التي تحتاجها شركات الطيران. ويجري السعي إلى الأنظمة الهجينة باعتبارها جسرًا: وسيلة لخفض استهلاك الوقود وتكاليف التشغيل مع البقاء ضمن حدود هندسية واقعية للطائرات الأكبر من المنصات التجريبية الصغيرة.
وهذا ما يجعل عرض فارنبورو لافتًا. وقالت NASA إن المحرك صُمم لإظهار القدرة على تشغيل طائرة بحجم طائرة نفاثة إقليمية تقريبًا. وهذا يضع العمل أقرب إلى شريحة السوق التي يمكن أن تحمل تحسينات الكفاءة فيها قيمة تجارية ملموسة، بدلًا من أن يظل محصورًا في مجرد عرض تقني متخصص.
كما يأتي الظهور العام بعد إنجاز تقني له وزنه داخل الصناعة. فالطيران فوق 30,000 قدم ليس مجرد عتبة رمزية. إنه يشير إلى أداء في نطاق طيران ذي صلة بعمليات شركات الطيران الحقيقية، حيث يجب أن تعمل أنظمة الدفع بموثوقية في هواء أقل كثافة وظروف أبرد، مع الحفاظ على الكفاءة وهوامش الأمان.
من بحث طويل الأمد إلى طائرة عاملة
قدمت NASA هذا العرض باعتباره ثمرة مسار بحثي طويل لا اختراقًا مفاجئًا. وقالت الوكالة إن الاختبارات استندت إلى أعمال مشروعها السابق Electrified Powertrain Flight Demonstration، وكذلك مشروعها الجاري Subsonic Vehicle Technologies and Tools. كما اعتمدت على سنوات من الاختبارات في منشآت NASA.
وهذا مهم لأن الدفع الهجين-الكهربائي طُرح مرارًا في الطيران باعتباره مفهومًا واعدًا للمستقبل، لكن الانتقال من اختبار المكونات إلى نظام طائرة متكامل هو غالبًا النقطة التي تتعثر عندها البرامج. فإلكترونيات القدرة وإدارة الحرارة والوزن وتعقيد الاعتماد والتكامل مع هياكل الطائرات القائمة تصبح جميعها أصعب بكثير على نطاق واسع.
ومن خلال وضع نظام من فئة ميغاواط على Saab 340B، نقل البرنامج النقاش إلى ما هو أبعد من النماذج الأولية المصغرة. ولم ينتج عن ذلك طائرة تجارية جديدة، ولم تعرض NASA الرحلة كمنتج جاهز للسوق. وبدلًا من ذلك، وصفتها الوكالة بأنها رائد تقني من المتوقع أن تساعد تصميماته ودروسه الأنظمة الهجينة المستقبلية.
وقالت مديرة قسم الطيران في NASA لوري جريندل إن هذا الإنجاز يعكس دور الوكالة في استكشاف الاحتمالات والتحقق منها عبر البحث والاختبار، والعمل مع الصناعة لتحويل تلك الأفكار إلى تقنيات مفيدة. ويعد هذا التأكيد جوهريًا في الطريقة التي تضع بها NASA هذا الجهد: ليس كعنوان عابر، بل كدليل علني على أن أبحاث الطيران الأساسية يمكن أن تنتقل إلى عتاد تقوده الصناعة.
ما الذي صُمم النظام للقيام به
يدمج المحرك الهجين-الكهربائي ثلاثة عناصر أساسية:
- محركات كهربائية يمكنها المساهمة في قوة الدفع.
- توربين غازي يظل جزءًا من منظومة القدرة.
- قدرة على تخزين الطاقة تدعم البنية الهجينة.
وقالت NASA إن الهدف هو تقليل استهلاك الوقود والتكاليف من دون التضحية بالأداء. ومن الناحية العملية، يشير هذا الطرح إلى استراتيجية تقوم على التعزيز لا الاستبدال الكامل. فبدلًا من محاولة إلغاء الدفع التوربيني تمامًا، تستخدم البنية الكهربة حيث يمكنها تقديم مكاسب كفاءة قابلة للقياس، مع الاحتفاظ بقدرات الأداء التي توفرها الطائرات المعتمدة على التوربينات.
وبالنسبة إلى شركات الطيران، فإن جاذبية هذا النموذج واضحة. فإذا تمكن نظام دفع من خفض استهلاك الوقود مع الحفاظ على موثوقية التشغيل والحمولة المفيدة، فقد يخفض التكاليف التشغيلية في قطاع غالبًا ما تكون هوامشه ضيقة. وتُعد الطيران الإقليمي حساسًا بشكل خاص لهذه المعادلة لأن الطائرات غالبًا ما تعمل على قطاعات أقصر مع دورات متكررة وضغط تكاليف من الوقود والصيانة معًا.
كما ربطت NASA المشروع بفوائد عامة أوسع، قائلة إن العمل قد يساعد على خفض استهلاك الطاقة ودعم الشركات الأمريكية. ويتماشى ذلك مع منطق أوسع للسياسة الصناعية يزداد وضوحًا في تقنيات النقل: فالدعم العام للبحث لا يُستخدم فقط لتحقيق أهداف الانبعاثات أو الكفاءة، بل أيضًا للحفاظ على الريادة التقنية المحلية في القطاعات التي يُتوقع أن تشكل أسواق التصنيع والتصدير المستقبلية.
ما التالي
العرض لا يجيب عن كل الأسئلة التجارية حول الطيران الهجين-الكهربائي. فما تزال الاعتماديات التنظيمية، واقتصاديات دورة الحياة، واحتياجات البنية التحتية، وتعقيد الصيانة، ومسارات التوسع، جميعها عقبات كبرى. وفارنَبورو منصة عرض، لا بوابة دخول إلى السوق.
ومع ذلك، يغير هذا الإنجاز نبرة النقاش. فقد تم الآن دمج نظام هجين-كهربائي من فئة ميغاواط في منصة معروفة لطائرة إقليمية، وتحليقها علنًا، وربطها من جانب NASA بسلسلة من الاختبارات الناجحة الأخيرة على ارتفاع ذي معنى تشغيلي. وهذا يمنح الشركات المصنعة والموردين والجهات التنظيمية ومخططي شركات الطيران شيئًا أكثر واقعية من الرسومات المفاهيمية أو بيانات المختبر.
كما يوضح كيف قد يُعرّف المستقبل القريب للطيران الأنظف بأقل قدر من الرهانات التقنية الشاملة وأكثر عبر تحولات متدرجة. فالدفع الهجين-الكهربائي هو أحد مسارات التحول هذه: طموح بما يكفي لتغيير تصميم الطائرات، وبراغماتي بما يكفي للعمل ضمن القيود التي جعلت إزالة الكربون من الطيران أمرًا صعبًا.
وفي الوقت الحالي، تظل رحلة فارنبورو مؤشرًا على النضج التقني أكثر من كونها وجهة نهائية. لكن في صناعة تحدث فيها تغييرات الدفع ببطء وبعد سنوات من التحقق، فإن هذا بالضبط هو سبب أهميتها.
تعتمد هذه المقالة على تقرير من NASA. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on nasa.gov