فرسنگ ها دورتر از آنتونوف ۱۴۰ تهران-طبس: جدیدترین هواپیمای ناسا، با قابلیت تیک آف عمودی!

MacTavish · 10/10/19

پس از سقوط مرگبار هواپیمای آنتونوف ۱۴۰ ، مسیر تهران-طبس و مشکلاتی که راجع به این هواپیما به گوش می رسید، حالا شاید جالب باشد تا فرسنگ ها از این هواپیما فاصله گرفته و به جدیدترین هواپیمای ساخته ی ناسا که چند روز پیش تست پرواز را پشت سر گذاشت، نگاهی انداخته و تفاوت ها را درک کنیم. اگرچه تصویر بالا، طرح دیوانه واری به نظر می رسد، اما واقعی است! ناسا، هواپیمای الکتریکی هیبرید بدون سرنشینی بنام GL-10 ساخته، که می تواند بال و موتورش را چرخانده و تیک آف و فرود عمودی(VTOL)، و همچنین افقی (مانند پروازهای معمولی) را انجام دهد.

پیش رانه ی الکتریکی، به لطف باتری های بسیار قدرتمند، طراحی هواپیماهای الکتریکی هیبرید بسیار کارآمد را امکان پذیر می کند، بنابراین این هواپیماها سرانجام می توانند جایگزین پادشاه VTOL(فرود و تیک آف عمودی) یعنی هلی کوپتر شوند. در حالیکه ساخت یک هواپیمای توانمند VTOL سخت نیست، اما ساخت هواپیمایی که بتواند به طور موثری پس از تیک آف عمودی سرعت گیرد، بسیار سخت است. واقعاً مشکل است تا ماشینی بسازیم که بتواند رانش های به سمت پایین را تولید کرده و سپس به طور موثری به رانش به سمت جلو سوییچ کند. هلی کوپتر، تنها مثال رایج هواپیمای VTOL است که با سرعت قابل قبولی نیز، می تواند حرکت کند.

نسبت (L/D) (یا Lift به Drag)، هلی کوپترهای امروزی ، تنها ۴.۵ است در حالیکه برای بویینگ ۷۴۷ این نسبت ۱۷ و برای یک هواپیمای بی موتور ۴۰ یا بیشتر است. لابد می پرسید نسبت (L/D) چیست؟ خب بریم سراغ توضیح: به طور کلی در طول پرواز ، چهار نیرو در ۴ چهت متفاوت به هواپیما وارد می شود که در زیر به اختصار توضیح می دهم و شکل پایین شمای کلی این چهار نیرو رو نشون میده:

۱- Lift>> نیروی بالابرنده یا upward : نیرویی به سمت بالا که باعث صعود هواپیما می شود

۲- Weight>> نیروی به سمت پایین یا downward : نیرویی که همانطور که از نامش پیداست ناشی از وزن هواپیما بوده و در واقع همان اثر جاذبه بر هواپیماست و باعث پایین کشیدن هواپیما می شود.

۳- Thrust >> نیروی جلوبرنده یا forward : نیرویی که باعث حرکت هواپیما به سمت جلو می شود

۴- Drag >> نیروی رو به عقب یا backward: نیرویی که هواپیما را به سمت عقب کشیده و سرعتش را محدود می کند. در واقع این نیرو ناشی از مقاومت هواست.

خب با این حساب، هلی کوپتر باید آزمون های سخت تری را برای رسیدن به سرعت رانش مناسب پشت سر بگذارد- که به این معنی است که باید موتور بزرگتری داشته باشد( در نتیجه سوخت بیشتری مصرف کرده، محدوده ی پایین تری داشته و فضای کمتری را برای بار در اختیار قرار می دهد).

طراحی هواپیمای الکتریکی هیبرید می تواند همه چیز را تغییر دهد. رانش الکتریکی، مثل ماشین های الکتریکی،بازده بسیار بیشتر را امکان پذیر می کند. لازم نیست در مورد محل موتورهای بزرگ سوخت فسیلی، نگران بوده یا به فکر مدیریت فشار مکانیکی در چارچوب و بدنه ی هواپیما باشید، در عوض، با موتورهای الکتریکی، می توانید توده ی کوچکتر و کارآمدتری داشته باشید و دیگر بدون پیچیدگی مکانیکی موتورهای بزرگ، چرخش عمودی و افقی بالها و پروانه ها، بسیار راحت تر می شود.

در حالیکه در حال حاضر هواپیمای الکتریکی خالص، وجود دارد، اما طراحی هواپیمای الکتریکی هیبرید،محدوده ی وسیع تری را از نظر تجاری و نظامی، پوشش می دهد. در این هواپیمای ناسا (GL)، دو موتور دیزلی کوچک در بدنه ی هواپیما وجود دارد که دینام های الکتریکی را می چرخاند و به طور مداوم باتری های لیتیومی را دوباره شارژ می کند. در حالیکه کوادکوپتری که با باتری کار می کند، ممکن است قادر باشد تا ۳۰ دقیقه در هوا بماند، اما یک هواپیمای الکتریک هیبرید، مثل GL، از نظر تئوری، می تواند محدوده و مدت زمان پرواز یک هواپیمای مدرن را داشته باشد، در حالیکه قابلیت VTOL را نیز دارد.

جالب است بدانید ناسا اعلام کرده است که این طراحی، بدون مقیاس است، به این معنی که برای تبدیل آن به هر چیز دیگری مانند هلی کوپترها یا UAV های نظامی، یا هواپیمای جت عظیم الجثه مسافربری، اصول یکسانی به کار می رود. به نظر می رسد که ناسا، هدف خاصی از این پژوهش نداشته، بلکه تنها به فکر طراحی هواپیماهای پربازده تر از هواپیماهای جاری است. مطمئناً ارتش آمریکا، به هواپیماهای بدون خلبان و هلی کوپترهای با VTOL های بهبود یافته و قابلیت های سرعتی بالا، علاقمند است. لینک دانلود فایل PDF این پژوهش ناسا را برای کسانی که می خواهند بیشتر در مورد این طراحی بدانند در زیر قرار داده ام. این فایل به زبان انگلیسی است.

GL ، یک بال رس(فاصله ی میان انتهای دو بال) ۳ متری دارد. نخستین تست پروازش مهار شد. پروازهای مهارنشده نیز برای ماه های آتی برنامه ریزی شده اند. منتظر ویدئوهای شگفت انگیز پرواز این هواپیما باشید!