أنجزت المهمة: طائرة ناسا X-57، الطائرة الكهربائية الرائدة التي لم تقلع أبدًا
من المقرر أن يختتم مشروع الطائرات الكهربائية بالكامل X-57 Maxwell التابع لناسا، بعد أن قدم مساهمات كبيرة في مجالات تكنولوجيا البطاريات وتصميم التحكم في المحركات، عملياته بحلول سبتمبر 2023. على الرغم من أن X-57 لم تكمل رحلتها الأولى بسبب الميكانيكية القضايا ونقص المكونات، لم يكن الهدف الرئيسي للمشروع تطوير نموذج أولي للعمل ولكن لبناء منصة اختبار للتقنيات وطرق التصميم. الائتمان: NASA Langley / Advanced Concepts Lab ، AMA ، Inc.
سينتهي مشروع الطائرات الكهربائية بالكامل X-57 Maxwell التابع لناسا، المصمم كمنصة اختبار لتقنيات الدفع الكهربائي، العمليات بحلول سبتمبر 2023. على الرغم من عدم وجود رحلة أولى بسبب التحديات التقنية، فقد قدم المشروع مساهمات كبيرة في مجالات مثل البطارية التكنولوجيا وتصميم التحكم في المحركات. سيتم توثيق النتائج ومشاركتها مع الصناعة، مما يساعد على هدف الولايات المتحدة المتمثل في صافي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الطيران بحلول عام 2050.
سينتهي مشروع الطائرات X-57 Maxwell الذي يعمل بالكهرباء بالكامل التابع لناسا من الأنشطة التشغيلية للطائرات بحلول نهاية سبتمبر، مع استمرار أنشطة التوثيق والإغلاق لعدة أشهر بعد ذلك. يوفر البحث من X-57 للباحثين في مجال الطيران مئات الدروس المستفادة، بالإضافة إلى التطور الثوري في مجالات تتراوح من تقنية البطاريات إلى تصميم التحكم في محرك السرعة.
هدف ناسا هو دفع الابتكار من خلال البحث الرائد وتطوير التكنولوجيا. لقد فعل فريق مشروع X-57 ذلك تمامًا من خلال توفير المعلومات الأساسية للصناعة من خلال الدروس المستفادة، ونحن نرى الفوائد التي تحققت من قبل شركات الطيران التجاري الأمريكية التي تهدف إلى تغيير طريقة طيراننا “، قال براد فليك، مدير من مركز أرمسترونج لأبحاث الطيران التابع لناسا في إدواردز ، كاليفورنيا، حيث تم تطوير طائرة X-57. “أنا فخور بشكل لا يصدق بمثابرتهم وبراعتهم حيث قادوا الطريق في تطوير الدفع الكهربائي. مستقبل الدفع الكهربائي ممكن بسبب مساهماتهم “.
تخضع طائرة ناسا X-57 الكهربائية بالكامل في التكوين Mod II لاختبار الجهد العالي في عام 2021. Credit: NASA / Carla Thomas
لن يتضمن إنهاء عمليات الطائرات بحلول سبتمبر 2023 أول رحلة لطائرة X-57. واجه المشروع العديد من التحديات للرحلة الآمنة، بما في ذلك المشكلات الميكانيكية في وقت متأخر من دورة حياته ونقص توافر المكونات الحاسمة اللازمة لتطوير الأجهزة التجريبية. بالنظر إلى اقتراب نهاية عمليات الطائرات المخطط لها، لن يسمح الجدول الزمني للفريق بالوصول إلى ظروف طيران مقبولة.
على الرغم من أن معظم تطوير X-57 سيكتمل بحلول سبتمبر 2023، إلا أن الفريق سيختتم عمله رسميًا بعد عدة أشهر مع منشورات فنية إضافية.
تم تركيب بطاريات الليثيوم أيون X-57 التابعة لناسا في الطائرة عام 2022. Credit: NASA / Lauren Hughes
كان الهدف الأساسي لمشروع X-57 هو توفير المعرفة حول تصميم الطائرة الذي يركز على الدفع الكهربائي وعملية صلاحيتها للطيران مع المنظمين. لقد أثرت هذه المعلومات بالفعل وستستمر في التأثير على تطوير مناهج الشهادات المتقدمة للدفع الكهربائي في أسواق الطائرات الكهربائية الناشئة. لم يكن الهدف تطوير نموذج أولي، ولكن تطوير منصة اختبار للتقنيات وطرق التصميم. وفعل الفريق ذلك تمامًا، حيث قام بتوثيق ونشر الفجوات التكنولوجية وحلولها كما تم اكتشافها حتى يتمكن أصحاب المصلحة في الصناعة من الاستفادة من هذه الدروس في أقرب وقت ممكن.
قال فليك: “لقد فعلوا أشياء لم يسبق لها مثيل من قبل، وهذا ليس بالأمر السهل”. “بينما نستعد لإنهاء هذا المشروع في وقت لاحق من هذا العام، أرى قائمة طويلة من الإنجازات التي يجب الاحتفال بها وصناعة أفضل اليوم بسبب عملهم.”
تعد سوزانا كوالوسكي من ناسا جلين متحكمًا بمحرك الرحلات البحرية للاختبار. الائتمان: ناسا
تعد X-57 جزءًا من التزام ناسا بدعم هدف المناخ الأمريكي المتمثل في تحقيق صافي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من قطاع الطيران بحلول عام 2050. منذ عام 2016، شارك المشروع الدروس المستفادة حول تقنية البطاريات والتداخل الكهرومغناطيسي وتصميم وحدة التحكم في المحرك، وأكثر من ذلك بكثير. ستواصل ناسا أبحاثها في مجال الطائرات الكهربائية من خلال مشاريع أخرى، بما في ذلك عرض الطيران التوضيحي لمجموعة نقل الحركة الكهربائية.
تم بناء الطائرة عن طريق تعديل Tecnam P2006T الإيطالية ليتم تشغيلها بواسطة نظام دفع كهربائي. سمح استخدام تصميم الطائرة الحالي للفريق بمقارنة بياناتهم ببيانات نموذج أساسي مدعوم بمحركات الاحتراق التقليدية.
نجاحات X-57
في وقت مبكر من المشروع، وجد أعضاء فريق X-57 أنهم سيحتاجون إلى تطورات مهمة في تكنولوجيا البطاريات. يتم تسخين بطاريات الليثيوم أيون المثبتة على الطائرة لأنها تقوم بتفريغ الطاقة وقد يؤدي الاحترار الشديد إلى ارتفاع درجة الحرارة. عمل المشروع مع أنظمة الطاقة الكهربائية في شمال لوجان بولاية يوتا لمعالجة هذه المشكلة. أظهر المهندسون أن تصميم نظام البطارية الجديد سيبقى ضمن حدود مقبولة وآمنة أثناء تشغيل الطائرة.
تختبر X-57 من ناسا المحركات التي تدور على طاقة البطارية بالكامل. الائتمان: ناسا / لورين هيوز
يعد تصميم وحدات التحكم في محرك الرحلات البحرية نجاحًا آخر لمشروع X-57. تعمل وحدات التحكم هذه على تحويل الطاقة المخزنة في بطاريات الليثيوم أيون للطائرة لتشغيل محركاتها، والتي تدفع مراوحها. تستخدم وحدات التحكم ترانزستورات كربيد السيليكون لتوفير كفاءة بنسبة 98 ٪ مخصصة للإقلاع عالي الطاقة والرحلات البحرية، مما يعني أنها لا تولد حرارة زائدة ويمكن تبريدها عن طريق الهواء المتدفق عبر المحرك. صمم الفريق محولات للوفاء بمتطلبات الكتلة والحرارة المطلوبة ويشاركون هذه التصميمات في المنشورات التقنية حتى يمكن للصناعة استخدامها كنقطة انطلاق لمنتجات الطائرات الجديدة. في الآونة الأخيرة، خضعت وحدات التحكم في محرك الرحلات البحرية لاختبارات حرارية ناجحة.
خلال مرحلة التكامل، واجه الفريق تداخلًا كهرومغناطيسيًا أثر على تشغيل الأنظمة الموجودة على متن الطائرة وتطلب حلًا. بعد إجراء بحث مكثف، قام الفريق بتصميم، وتطوير، وتركيب الفلاتر التي تحل المشكلة. سيتم إضافة النهج إلى الأوراق الفنية ومشاركته مع الصناعة ومجتمع الدفع الكهربائي.
إن قيمة العمل الرائد المنجز في مشروع X-57 راسخة ومعترف بها من قبل الصناعة وسيستمر نشر نتائج بحثية إضافية ومشاركتها مع المجتمع التقني. يمكن الاطلاع على قائمة المساهمات التي قدمتها X- 57 حتى الآن على موقع الأوراق الفنية.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
