الطائرة الشمسية تقوم برحلتها الأولى
نجحت
الطائرة الشمسية فى رحلتها التجريبية الأولى باستخدام الطاقة الشمسية وقد انطلقت
الطائرة ( سولار إمبولس / الاندفاع الشمسى ) من مطار سويسرى فى ( 4 / 4 / 2009 )
وهى مزودة بجناحين مساحتهما تماثل مساحة جناحى طائرة جامبو عملاقة لكن وزنها لا
يتجاوز وزن سيارة صالون وتغطى جناحى الطائرة الخلايا الشمسية التى تشغل ( 4 )
محركات كهربائية وإن حجم الجناحين الكبير الهدف منه تقليص آثار الكبح الهوائى على
هيكل الطائرة ومن أجل تهيئة سطح كاف للخلايا الشمسية بينما تم تخفيض وزنها إلى
أقصى درجة ممكنة وتم التخلص من كل جرام غير ضرورى من أجل بناء طائرة خفيفة فى
الوزن وقوة دفع الطائرة سولار إمبولس /
الاندفاع الشمسى تعادل قوة دفع دراجة نارية خفيفة بعد تحسين سلسلة الطاقة لأقصى حد
ممكن ويأمل مصمموا الطائرة إنتاج طائرة أكبر قليلا ليحلقوا به حول الأرضية
وكان الغرض
الرئيسى من الرحلة التجريبية الأولى التأكد من أن سلوك الطائرة فى الجو يتفق مع
نماذج المحاكاة الكمبيوترية وإن طائرة شمسية بهذا الحجم والوزن لم تحلق فى الجو من
قبل فإن سلوك الطائرة أثناء التحليق يبقى أمرا غير موثوق به .
وإن عمليتى
الإقلاع والهبوط تمتا بيسر واضح وكان فريق الطائرة الشمسية قد أجرى عليها عدة
اختبارات انطلاق محدودة منذ ( 12 / 2009 ) حيث طارت الطائرة خلالها على ارتفاع لم
يتجاوز ( 60 سم ) ولمسافة لم تتجاوز ( 300 م ) .
ويخطط
الفريق للقيام بتجربة طيران ليلى فى نهاية عام ( 2010 ) ثم سيقوم فى بناء طائرة
جديدة استنادا لنتائج الاختبارات .
لكن
الانطلاق الحقيقى للطائرة ( سولار إمبولس / الاندفاع الشمسى ) سيكون عام ( 2012 )
عندما سيحاول الطياران قيادة الطائرة عبر المحيط الأطلسى قبل أن يحاولا قيادتها فى
رحلة حول الكرة الأرضية .
التحدى :
والحقيقة إن
جعل طائرة مدفوعة بالطاقة الشمسية تقلع وتحلق ليل نهار هو تحد حقيقى يستحيل
مواجهته من دون تخفيض شديد لاستهلاك الطاقة وعن طريق القيام بحلول غير مسبوقة فى
مجال الملاحة الجوية لمواجهة هذا التحدى والطائرة ذات جناحين طويلين جدا يعادل
طولهما طول طائرة ( الإيرباص A 340 ) وهيكلها مصنوع من ألياف الكربون . وإن سلسلة الدفع التسييرى
ومجال الطيران والأجهزة المستخدمة داخل الطائرة الشمسية قد تم التفكير فيه وإنجازه
من أجل الاقتصاد فى الطاقة ومقاومة الظروف القاسية التى تتعرض لها المواد والطيار
فى الارتفاعت العالية من أجل تطويع قيود الوزن لمتطلبات المقاومة .
البنية
والمواد :
إن بناء
طائرة بأبعاد عرض ( 63.4 م ) وبوزن ( 1600 كجم ) وبتجهيزات كاملة هو تحد لم يسبق
تنفيذه فى مجال الملاحة الجوية فمن ناحية الصلابة والخفة والتحكم أثناء الطيران
وقد تم بناء الطائرة الشمسية ( سولار إمبولس / الاندفاع الشمسى ) حول هيكل من
المواد المركبة المكونة من ألياف الكربون ومادة أخرى فى مجال المواد المركبة ( عش
النحل ) والسطح الأعلى لجناح الطائرة مغطى بخلايا شمسية مدمجة والسطح الأسفل مغطى
بشريط مرن ذى مقاومة عالية ويقوم ( 120 عرقا ) مصنوعا من ألياف الكربون وموزعة على
أبعاد متساوية قدرها ( 50 سم ) بجمع الطبقتين لكى تمنحهما الشكل الانسيابى .
الطاقة
وخزنها :
تم اختيار (
11628 ) خلية مصنوعة من مادة ( السيليسيوم الأحادى البلور ) وبسمك 50 ميكرون
لخفتها ومرونتها وفعاليتها وكان يمكن لمردود الخلايا أن يكون أفضل بزيادة عددها
بنسبة ( 22 % ) لكن وزنها عندئذ من شأنه أن يعيق حركة الطائرة أثناء تحليقها
الليلى والأمر المؤكد أن التحليق الليلى المرحلة الأكثر حساسية والعائق الأكبر
يتمثل فى خزن الطاقة فى بطاريات الليثيوم المبلمر فكثافة الطاقة القصوى حاليا (
220 واط ساعة / كجم ) ووزن مراكمات الطاقة الضرورية للتحليق الليلى للطائرة
الشمسية سولار إمبولس / الاندفاع الشمسى يقدر بحوالى ( 400 كجم ) أى ربع الوزن
الإجمالى للطائرة الشمسية لذلك فإن النجاح لا يمكن تحقيقه إلا عن طريق تحسين
إمكانيات الانسيابية وسلسلة الدفع .
وفى منتصف
النهار يصل إلى كل متر مربع من سطح الأرض ما يعادل ( 1000 واط ) على شكل طاقة
ضوئية ومعدل ما توفره الشمس خلال ( 24 ساعة ) هو ( 250 واط / م مربع ) وبوجود (
200 م مربع ) من الخلايا الكهروضوئية و ( 12 %
) من المردود الكلى من سلسلة الدفع التسييرى فإن معدل القدرة المتوفرة
لمحركات الطائرة لن تتعدى 6 ك واط وهى تعادل تقريبا القدرة المستخدمة من قبل الأخوان
رايت لتسيير طائرتهما الأولى عام ( 1903 ) وبهذه القدرة المتوفرة من الخلايا
الشمسية إضافة للمراوح الهوائية والمحسنة التى قد تؤدى لطيران الطائرة الشمسية ليل
نهار من دون وقود .
نظام الدفع
التسييرى :
تم تثبيت (
4 محركات ) تحت جناحى الطائرة قوة كل واحد منها ( 10 أحصنة ) ومجموعات بطاريات من
الليثيوم المبلمر ونظام إدارة يتحكم بمستوى شحن البطاريات والحرارة وقد تم تصميم
نظام العزل الحرارى على نحو يسمح بالاحتفاظ بالحرارة المنبعثة من البطاريات
والسماح لها بالعمل بالرغم من درجة حرارة تصل إلى ( 40 درجة مئوية ) تحت الصفر على
ارتفاع ( 8500 م ) وكل محرك من المحركات الأربعة مزود بمخفض حرارة يحدد دورات المراوح
ما بين ( 200 / 400 دورة / دقيقة )
والمراوح تتكون من شفرتين وقطرها 3.5 م
الطيران
الافتراضى :
شكلت تجارب
الطيران الافتراضى ومحاكاة الطيران حيث سمحت تجارب الحمولة والاهتزازات بتحسين
النماذج المطورة من أجل السيطرة على طائرة شمسية بالخصائص غير المسبوقة حيث يجب
على الطيارين التكيف مع اسلوب طيران مختلف جدا عنه فى باقى أنواع الطائرات وقد تم
تطوير محاكى طيران خصيصا من أجل السماح للطيارين بالتأقلم مع الانسيابية
وميكانيكية طيران الطائرة الشمسية ( الاندفاع الشمسى ) لجانب اختبار مقاومة
الطيارين أثناء رحلة افتراضية استغرقت ( 25 ساعة ) فى حجرة قيادة حجمها ( 1.3 م
مكعب ) .
معلومات عن
الطائرة الشمسية الجديدة :
العرض : (
63.40 م ) الطول : ( 21.85 م ) الارتفاع : ( 6.40 م )
نظام
التحريك : 4 محركات كهربائية كل منها بطاقة ( 10 أحصنة ) .
خلايا شمسية
: عددها الاجمالى ( 11628 ) 10780 على الجناح و 880 على سطح الذيل الأفقى . معدل السرعة : ( 70 كم / س ) الارتفاع الأقصى : 8500 م
الوزن :
1600 كجم سرعة الاقلاع : 35 كم / س
رنا مأمون نجيب
تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
21 / 9 / 2017
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق