بقلم لورين ناجل
تم ابتكار الدفع الكهربائي الموزّع (DEP) لمحاولة تحسين الطائرات الحديثة: كيف يمكننا زيادة كفاءة الطائرة؟ تحسين قدرتها على المناورة؟ تقصير مسافات إقلاعها وهبوطها؟
تعد مفاهيم الدفع الكهربائي الموزّع بتقليل استهلاك الوقود مع تحسين الأداء، وهو احتمال جذاب في وقت نعمل فيه بلا كلل لجعل الطيران أكثر استدامة.
نتناول في هذا المقال كيفية عمل الدفع الكهربائي الموزّع، ومميزاته وعيوبه، وطائرات الدفع الكهربائي الموزّع التي ينبغي مراقبتها. بالإضافة إلى ذلك، نقدم حلاً لاختبار أنظمة الدفع الكهربائي الموزّع. كل ذلك مشمول أدناه.
جدول المحتويات
- ما هو الدفع الكهربائي الموزّع (DEP)
- كيف يعمل الدفع الكهربائي الموزّع
- ما هي فوائد الدفع الكهربائي الموزّع
- ما هي تحديات الدفع الكهربائي الموزّع
- طائرات الدفع الكهربائي الموزّع البارزة
- كيفية اختبار نظام دفع كهربائي موزع
1. ما هو الدفع الكهربائي الموزّع (DEP)
يصف الدفع الكهربائي الموزّع (DEP) نظام دفع يتم فيه توزيع توليد قوة الدفع على 3 أو أكثر من وحدات الدفع التي تعمل بالطاقة الكهربائية. في العديد من مفاهيم الدفع الكهربائي الموزّع، يتم توزيع وحدات الدفع الكهربائية (المراوح أو المراوح النفاثة) بالتوازي على طول سطح انسيابي، مثل جناح الطائرة.
قد تكون أنظمة الدفع الكهربائي الموزّع كهربائية بالكامل، حيث يتم تشغيل المحركات الكهربائية بواسطة البطاريات، أو هجينة، حيث يتم تشغيل المحركات الكهربائية بواسطة مولد توربيني.
هناك العديد من المنظمات البارزة التي تطور مفاهيم الدفع الكهربائي الموزّع، بما في ذلك عمالقة مثل ناسا الذين يختبرون بنشاط تصميمات مختلفة للدفع الكهربائي الموزع [1].
لا يوجد تعريف مقبول عالميًا للدفع الكهربائي الموزع في الوقت الحالي، بخلاف الوجود الضروري لوحدات دفع كهربائية متعددة.
الشكل 1: Vertical Aerospace VX4 أثناء اختبار طيران (المصدر: business wire)
2. كيف يعمل الدفع الكهربائي الموزّع
الدفع الكهربائي الموزّع هو مفهوم يتطور، ولا تتشابه طائرتان تعملان بهذا النظام. ومع ذلك، تميل معظم طائرات الدفع الكهربائي الموزّع إلى الانتماء إلى إحدى فئتين رئيسيتين: أ) طائرات الدفع الكهربائي الموزّع الكهربائية بالكامل، و ب) طائرات الدفع الكهربائي الموزّع الهجينة الكهربائية التوربينية.
1. طائرات الدفع الكهربائي الموزّع الكهربائية بالكامل:
في طائرة الدفع الكهربائي الموزّع الكهربائية بالكامل، تعمل بطارية عالية الكثافة على متن الطائرة كمصدر رئيسي للطاقة. تشغل البطاريات محركات كهربائية متعددة، كل منها متصل بشكل فردي بوحدة دفع (مروحة أو مروحة نفاثة). تنتج وحدات الدفع قوة الدفع اللازمة لطيران الطائرة.
الشكل 2: تخطيط طائرة الدفع الكهربائي الموزّع الكهربائية بالكامل
تشمل أمثلة طائرات الدفع الكهربائي الموزّع الكهربائية بالكامل طائرة Vertical Aerospace VX4، و S4 من Joby Aviation، و Midnight من Archer.
2. طائرات الدفع الكهربائي الموزّع الهجينة الكهربائية التوربينية
في طائرة الدفع الكهربائي الموزّع الهجينة الكهربائية التوربينية، يكون مصدر الطاقة محرك توربيني غازي متصل بمولد يحول الطاقة الميكانيكية من التوربين إلى طاقة كهربائية. تنتقل هذه الطاقة الكهربائية إلى المحركات الكهربائية الموزعة التي تقوم بدورها بتدوير وحدات الدفع، مما يولد قوة الدفع المطلوبة.
الشكل 3: تخطيط طائرة الدفع الكهربائي الموزّع الهجينة الكهربائية التوربينية
تشمل أمثلة طائرات الدفع الكهربائي الموزّع الهجينة الكهربائية التوربينية طائرة Electra Model EL-2 “Goldfinch”، وطائرة Airbus EcoPulse.
يتم النظر بعناية في وضع هذه المكونات في طائرات الدفع الكهربائي الموزّع، حيث تعمل مصادر الطاقة ووحدات الدفع والأسطح الانسيابية معًا لتحقيق الأداء الأمثل.
3. التقنيات الناشئة في الدفع الكهربائي الموزّع
هناك العديد من التقنيات الناشئة التي يتم استكشافها لطائرات الدفع الكهربائي الموزّع. تطور ZeroAvia محركات كهربائية تعمل بالهيدروجين تستخدم خلايا وقود الهيدروجين لتوليد الكهرباء، والتي تقوم بدورها بتشغيل المحركات الكهربائية. تنتج خلايا الوقود هذه الماء فقط كمنتج ثانوي.
تلعب التطورات في كيمياء البطاريات أيضًا دورًا حاسمًا في تقدم الدفع الكهربائي الموزّع. تعد بطاريات الحالة الصلبة بكثافة طاقة تتراوح من 400 إلى 500 واط ساعة/كغ مقارنة بخلايا الليثيوم أيون الحالية التي تتراوح من 150 إلى 200 واط ساعة/كغ. بالإضافة إلى كثافة الطاقة الأعلى لبطاريات الحالة الصلبة، فإنها أكثر أمانًا لأنها غير قابلة للاشتعال مثل بطاريات الإلكتروليت السائل.
ومع ذلك، فإن أكبر تحدٍ لبطاريات الحالة الصلبة هو عمر الدورة. يشير عمر الدورة للبطارية إلى عدد دورات الشحن والتفريغ التي يمكنها إكمالها قبل فقدان الأداء. أظهرت Lyten مؤخرًا بطارية ليثيوم-كبريت ذات حالة صلبة تشغل طائرة بدون طيار مطبوعة ثلاثية الأبعاد طارت بسرعات تصل إلى 86 ميلًا في الساعة لأكثر من ثلاث ساعات.
الشكل 4: بطاريات الليثيوم-كبريت من Lyten مستخدمة في طائرة بدون طيار مطبوعة ثلاثية الأبعاد (المصدر)
بينما لا تزال هذه التقنيات في مراحل التطوير المبكرة، فإنها توضح كيف يمكن لمصادر الطاقة البديلة أن تمد نطاق وقدرات طائرات الدفع الكهربائي الموزّع إلى ما هو أبعد مما يمكن للأنظمة الحالية تحقيقه.
في الأقسام التالية نناقش هذه المكونات بمزيد من التفصيل، إلى جانب الفوائد والتحديات التي تقدمها.
3. فوائد الدفع الكهربائي الموزّع
هناك العديد من الفوائد المحتملة المرتبطة بنظام الدفع الكهربائي الموزّع:
الاقتران الهوائي-الدفعي
يؤدي دمج وحدات الدفع في الأسطح المنتجة للرفع في الطائرة، مثل الحافة الأمامية للجناح، إلى تأثير الاقتران الهوائي-الدفعي، والذي يمكن وصفه بأنه التفاعل المتضافر بين القوى الديناميكية الهوائية وقوى الدفع. ويتخذ هذا عدة أشكال مختلفة:
ابتلاع الطبقة الحدودية (BLI) هو مثال على هذا المفهوم، حيث تقوم وحدات الدفع بابتلاع الهواء الأبطأ حركة من الطبقة الحدودية على طول سطح الطائرة. يتطلب تسريع هذا الهواء طاقة أقل ويمكن أن يقلل من إجمالي كمية السحب الناتجة على طول ذلك السطح، وبالتالي يمكن زيادة كفاءة الوقود بنسبة تصل إلى 8.5% [2].
تم تصميم مفهوم E-Thrust من قبل مجموعة EADS (Airbus وAstrium وCassidian وEurocopterby) بالتعاون مع Rolls Royce، لابتلاع هواء الطبقة الحدودية من خلال وحدات دفع مثبتة عند الحافة الخلفية للجناح.
التحفظ هو أن هواء الطبقة الحدودية أكثر تشوهًا بكثير من الهواء الحر، لذا يلزم استخدام مراوح أو مروحيات أكثر قوة لمعالجته.
الشكل 5: مفهوم Airbus E-Thrust للدفع الكهربائي الموزع باستخدام ابتلع الطبقة الحدودية (المصدر)
ملء الأثر، وهو مصطلح أوسع للاستراتيجيات التي تهدف إلى تقليل السحب الناتج عن أثر الطائرة، وهي منطقة الهواء المضطرب خلف الطائرة. في طائرات الدفع الكهربائي الموزّع، يمكن أن يساهم التموضع الاستراتيجي لوحدات الدفع في ملء الأثر. على سبيل المثال، قد يتم وضع وحدات الدفع بالقرب من الجزء الخلفي من الطائرة لإعادة تنشيط تدفق الهواء أثناء مروره على طول الهيكل.
إعادة توجيه دوامات طرف الجناح هو مفهوم اقتران هوائي-دفعي آخر تمت دراسته [3]. يستخدم النظام وحدات دفع مثبتة على أطراف الأجنحة، حيث تقوم بإعادة توجيه الدوامات لتعزيز الدفع وتقليل السحب.
طائرة يتم التحكم فيها بالدفع (PCA)
طائرة يتم التحكم فيها بالدفع (PCA) هي طائرة يتم التحكم في حركاتها، (التمايل والترنح والانعراج)، من خلال تعديلات على وحدات الدفع، بدلاً من أسطح التحكم التقليدية. على عكس الطائرات النفاثة والصواريخ التي تستخدم توجيه الدفع، تعتمد PCA عادةً فقط على تعديلات في مستوى خرج الدفع، بدلاً من التغييرات في الشكل الفعلي لنظام عادم الدفع.
طائرات الدفع الكهربائي الموزّع هي منافسون رئيسيون للمناورة بالدفع، حيث يمكن تعديل دفع كل وحدة دفع بشكل مستقل. يمكن أن يؤدي هذا إلى زيادة كفاءة الوقود، حيث يمكن ضبط دفع كل وحدة دفع بدقة لتلبية احتياجات الطاقة للطائرة.
في معظم طائرات الدفع، عادةً ما تكون المناورة بالدفع redundancy (وفرة) تتعايش مع أسطح التحكم التقليدية. ومع ذلك، قد تقدم طائرات الدفع الكهربائي الموزّع المثال الأول الذي لا يكون فيه هذا هو الحال، مما يسمح بتقليل حجم أسطح التحكم التقليدية والوزن الإجمالي للطائرة.
مثال على ذلك هو نموذج Cirrus SR22T بمقياس 21% من الحجم الكامل الذي طوره قسم هندسة الطيران والفضاء بجامعة إلينوي، والذي تم تعديله للتحكم القائم على الدفع عبر 8 مراوح نفقية [3].
الشكل 6: طائرة Cirrus SR22T بالتحكم عن بعد من جامعة إلينوي التي يتم التحكم فيها بالدفع الكهربائي الموزّع
نسبة التجاوز
في دفع الطائرات، تكون نسب التجاوز العالية مرغوبة لأنها توفر كفاءة دفع أعلى وضوضاء أقل. في محرك توربيني غازي قياسي، نسبة التجاوز هي مقياس لكتلة الهواء في تيار التجاوز مقارنة بكتلة الهواء الداخلة إلى قلب المحرك.
يمكننا أيضًا النظر في “نسبة التجاوز الفعالة” [1] عند مناقشة أنواع معينة من أنظمة الدفع الكهربائي الموزّع، وهي مقياس لكتلة الهواء الداخلة إلى التوربين ووحدات الدفع مقارنة بكتلة الهواء الداخلة إلى قلب محرك التوربين. هذا المبدأ موجود في مفهوم طائرة الدفع الكهربائي الموزّع (TeDP) التوربينية الكهربائية N3-X التابع لناسا [4]، حيث تقوم مولدات توربينية مثبتة على أطراف الأجنحة بتشغيل محركات متصلة بمراوح مثبتة على جسم الطائرة (الشكل 6). يمتلك المفهوم نسبة تجاوز فعالة في نطاق 29-36:1 [5] مع انخفاض تقديري في استهلاك الوقود بنسبة 70% [6].
الشكل 7: مفهوم الدفع الكهربائي الموزّع (TeDP) التوربيني الكهربائي N3X التابع لناسا
تشمل الفوائد العملية للتحسينات المذكورة أعلاه:
تكلفة تشغيل أقل
هناك عاملان رئيسيان يساهمان في إمكانية تقليل تكاليف التشغيل:
- تكاليف وقود أقل: تساهم الفوائد الدفعية والديناميكية الهوائية الموصوفة في الفقرات السابقة في زيادة الكفاءة الإجمالية للنظام، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الوقود وخفض الانبعاثات.
- تكاليف تصنيع وإصلاح أقل: قد يكون تصنيع عدة مكونات أصغر، مثل المحركات الكهربائية والمراوح الصغيرة، أقل تكلفة من تصنيع عدد أقل من الوحدات الكبيرة التي تنتج كمية متساوية من الطاقة وقوة الدفع. وبالمثل، يكون استبدال تلك المكونات أرخص عند تعطلها.
ضوضاء أقل
بشكل عام، تنتج أنظمة الدفع الكهربائي ضوضاء أقل من الأنظمة المكافئة التي تعمل بالوقود، كما أثبتت العديد من الدراسات. لاحظت إحدى هذه الدراسات التي أجرتها جامعة واترلو انخفاضًا قدره 30 ديسيبل في الضوضاء الناتجة عن طائرات التدريب التي تعمل بمحركات كهربائية مقارنة بنظيراتها التقليدية التي تعمل بالوقود [7].
بالاقتران مع تقليل الضوضاء الذي توفره نسبة التجاوز العالية للنظام، من المتوقع أن تنتج طائرات الدفع الكهربائي الموزّع ضوضاء أقل بكثير من الأنماط الأخرى من الطائرات ذات الأداء المماثل.
أداء إقلاع وهبوط معزز
يمكن أن تنتج تأثيرات الاقتران الهوائي-الدفعي الموصوفة أعلاه تأثير رفع بالنفخ، مما يؤدي إلى معامل رفع فعلي أعلى نسبيًا، خاصة عند السرعات المنخفضة. يمكن أن يقلل هذا الرفع المتزايد عند السرعات المنخفضة بشكل كبير من مسافات إقلاع وهبوط الطائرة، مما يوفر أداءً يعادل الإقلاع والهبوط القصير (STOL) [8].
كإضافة إضافية، تتحسن القدرة على المناورة عند السرعات المنخفضة أيضًا.
زيادة الوفرة والسلامة
تتضمن أنظمة الدفع الكهربائي الموزّع redundancy على مستويات متعددة، مما يحسن السلامة الإجمالية للطائرة. كما ذكرنا، يمكن استخدام وحدات دفع الدفع الكهربائي الموزّع لمناورة الطائرة، مما يوفر طبقة من الوفرة يمكن أن تكون مفيدة إذا تعرض أي من أسطح التحكم في الطائرة للتلف.
بالإضافة إلى ذلك، يعني العدد الكبير من وحدات الدفع أن أي وحدة فردية لا تلعب دورًا أساسيًا في إبقاء الطائرة في الجو. في نظام يحتوي على 8 أو 16 وحدة دفع، لن يكون فقدان الطاقة من واحدة أو حتى بضع وحدات أمرًا حاسمًا للمهمة. على سبيل المثال، تتميز NASA N3X بـ 16 وحدة دفع، وElectra EL-2 Goldfinch بـ 8، وArcher Midnight مجهزة بـ 12، مما يضمن استمرار التشغيل حتى في حالة الفشل الجزئي.
4. تحديات الدفع الكهربائي الموزّع
بينما يوفر العديد من الفوائد المحتملة، يأتي الدفع الكهربائي الموزّع أيضًا مع مجموعته الخاصة من التحديات:
التكامل والتعقيد
يؤدي استخدام الدفع الكهربائي أو الهجين إلى تعقيد إضافي وتحديات تكامل.
على سبيل المثال، يجب إدارة الحرارة الناتجة عن البطاريات والإلكترونيات المخزنة على متن الطائرة، وتضيف أنظمة التبريد الوزن والتعقيد إلى الطائرة.
توزيع الطاقة الكهربائية عالية الجهد بأمان هو أيضًا تحدٍ يجب معالجته، مع الأخذ في الاعتبار العزل، والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، والوزن المشترك لجميع المكونات.
إعادة تصميم الأجزاء القياسية
بينما تقدم تصميمات الدفع الكهربائي الموزّع كفاءات معينة، يلزم إجراء بعض التغييرات في التصميم لتحقيقها.
على سبيل المثال، من أجل الاستفادة من استيعاب الطبقة الحدودية، يجب تصميم وتصنيع مراوح/مراوح دفع أكثر متانة للتعامل مع الهواء المضطرب للطبقة الحدودية.
وبالمثل، بينما تسمح التأثيرات المعززة للأداء مثل الرفع المدفوع بأسطح تحكم أصغر، يجب أيضًا مراعاة أنظمة التكرار المطلوبة لضمان السلامة في حالة تعطل مكونات نظام DEP.
تقدم هذه الاعتبارات توازنًا ماديًا وماليًا مع متطلبات التشغيل المنخفضة التي تمت مناقشتها في القسم السابق.
قابلية التوسع ومتطلبات الطاقة
كما هو الحال مع مفاهيم الطائرات الكهربائية الأخرى، تصبح قابلية التوسع مشكلة لأن إمدادات الطاقة الكهربائية لا تزال بعيدة كل البعد عن الوقود التقليدي من حيث كثافة الطاقة. حتى أكثر البطاريات كثافة في الطاقة [9] لا تزال تصل فقط إلى جزء ضئيل (7%) من كثافة طاقة وقود الطائرات النفاثة.
قد تساعد الأنظمة الهجينة مثل مفاهيم TeDP التي تمت مناقشتها أعلاه في سد الفجوة، لكن تلك الأنظمة تطرح تحديات إضافية ومعقدة (ناهيك عن حرق الوقود الخاص بها). وبالمثل، يمكن للأنظمة المبردة أن توفر مخرجات طاقة أعلى، لكن الأنظمة ثقيلة وأقل كفاءة بشكل عام على أساس الكيلوغرام الواحد.
بينما قد يكون الطيران المدعوم بـ DEP ممكنًا على نطاق أصغر، سواء من حيث حجم الطائرة أو طول الرحلة، لا تزال الرحلات لمسافات طويلة في طائرات بحجم تجاري غير مجدية.
5. طائرات الدفع الكهربائي الموزّع البارزة
فيما يلي قائمة بمفاهيم طائرات الدفع الكهربائي الموزّع التي وصلت إلى مرحلة متقدمة نسبيًا من التطوير، ونجحت في تحليق طائرة بحجم كامل أو نموذج مصغر.
إليكترا EL-2 غولدفينش
تعد EL-2 Goldfinch الخاصة بإليكترا طائرة تجريبية للإقلاع والهبوط الكهربائي القصير (eSTOL)، تستخدم الدفع الكهربائي الموزّع ونظام دفع كهربائي هجين. تمتلك الطائرة ثمانية محركات كهربائية وهيكل رفع مدفوع لزيادة رفع الجناح وتمكين أداء الإقلاع والهبوط القصير. في 20 نوفمبر 2023، أكملت EL-2 Goldfinch أول رحلة مأهولة لها مع الطيار كودي آلي.
الشكل 8: طائرة EL-2 Goldfinch أثناء رحلة تجريبية في 20 نوفمبر 2023 (المصدر)
إيرباص إيكو-بلس
إيكو-بلس هي طائرة تجريبية هجينة كهربائية-توربينية طورتها إيرباص، وداهر، وسافران. تتميز الطائرة بستة وحدات دفع كهربائية مثبتة على الجناح، تعمل بمولد توربيني من سافران ومبنية على هيكل طائرة Daher TBM 900 معدل. أكملت EcoPulse بنجاح رحلتها الأولى في 29 نوفمبر 2023، في تارب، فرنسا. بعد 50 رحلة تجريبية و100 ساعة طيران، اختتم المشروع في ديسمبر 2024، ومن المتوقع أن تؤثر النتائج الرئيسية على تطورات DEP المستقبلية.
الشكل 9: الكشف عن إيرباص إيكو-بلس في معرض باريس للطيران 2019 (المصدر)
تاكسي جوي Wisk من الجيل السادس
Wisk Areo، وهي شركة تابعة لـ بوينغ، جعلت الجيل السادس طائرة eVTOL تتميز بنظام DEP مع 12 مروحة للرفع العمودي الفعال والطيران الأمامي. صُممت للتشغيل الذاتي بسعة أربعة ركاب، وتهدف إلى تعزيز التنقل الحضري بأقل قدر من الضوضاء. أجرت الطائرة العديد من اختبارات الطيران، متقدمة نحو الشهادة التنظيمية والنشر التجاري.
الشكل 10: Wisk تستعد لبدء اختبارات الطيران (المصدر)
S4 من Joby Aviation
تويوتا، وهي مستثمر رئيسي في Joby، استخدمت خبرتها في تصنيع السيارات لدعم تطوير S4، وهي طائرة eVTOL تتميز بنظام DEP مع ستة وحدات دفع مائلة. في أكتوبر 2023، بدأت Joby رحلات تجريبية مأهولة، حيث أجرى أربعة طيارين تقييمات، بما في ذلك التحليق الثابت والانتقال إلى الطيران الأمامي. مؤخرًا، بدأت Joby بناء أول مطار عمودي لها في مطار دبي الدولي، مع خطط لإطلاق خدمات التاكسي الجوي بحلول أواخر عام 2025.
الشكل 11: S4 معروضة في قمة الحكومات العالمية، دبي (المصدر)
Midnight من Archer
تعد Midnight طائرة eVTOL طورتها Archer Aviation، وتتميز بنظام DEP مع 12 مروحة—ستة ثابتة للرفع العمودي وستة مائلة للانتقال إلى الطيران الأمامي. يعزز هذا التصميم السلامة من خلال التكرار مع ضمان التشغيل الهادئ، حيث تولد 45 ديسيبل فقط أثناء الطيران العابر. أكملت Archer أكثر من 400 رحلة تجريبية مع تقدمها نحو شهادة FAA، مستهدفة العمليات التجارية بحلول عام 2025.
الشكل 12: Midnight من Archer تكمل رحلة الانتقال الخاصة بها (المصدر)
Valo من Vertical Aerospace
تعد Valo هي الخلف الإنتاجي لنموذج VX4 الأولي، وتتميز بنظام DEP مع ثمانية مراوح. بناءً على اختبارات طيران VX4، تدمج Valo تصميمًا أكثر انسيابية، وموضعًا محسّنًا للبطارية، وأجنحة أعيد تصميمها بناءً على بيانات الاختبار وملاحظات شركات الطيران. يمكن للطائرة حمل أربعة ركاب بمدى يصل إلى 100 ميل. تستهدف Vertical الحصول على الشهادة في عام 2028 مع حوالي 1,500 طلب مسبق من شركات طيران كبرى مثل American Airlines وJapan Airlines.
الشكل 13: طائرة eVTOL التجارية الجديدة Valo من Vertical Aerospace (المصدر)
Alia eVTOL من BETA Technologies
تعد Alia A250 طائرة eVTOL لخمسة ركاب مع نسخة إقلاع تقليدية تُعرف باسم CX300. لديها سرعة قصوى تبلغ 153 عقدة ومدى مصمم يبلغ 250 ميلًا بحريًا. طلبت Helijet International، ومقرها فانكوفر، أربع وحدات مع خيارات لأربع وحدات أخرى. من المتوقع أن تتلقى A250 شهادة النوع من FAA في عام 2026.
الشكل 14: طائرة eVTOL Alia A250 من Beta Technologies (المصدر)
إذا كان هناك مفهوم DEP آخر تعتقد أنه يجب علينا تضمينه في هذه القائمة، فأخبرنا في التعليقات.
6. كيفية اختبار نظام الدفع الكهربائي الموزّع
مع تعقيد أنظمة الدفع الكهربائي الموزّع، يعد الاختبار جزءًا لا يتجزأ من التطوير الآمن. ولكن كيف يمكنك اختبار نظام DEP؟
لقد قمنا في Tyto Robotics بتطوير منصة لاختبار أنظمة الدفع الكهربائي الموزّع بما يصل إلى 8 أنظمة طاقة. تأتي مع الأجهزة والبرامج والإلكترونيات اللازمة لقياس أداء 8 محركات ومراوح في وقت واحد.
انقر هنا لرؤية منصة اختبار DEP الخاصة بنا.
الشكل 15: جهاز اختبار قوة الدفع الكهربائي الموزّع
تستخدم الأجهزة والإلكترونيات مزيجًا من خلايا قياس القوى وأجهزة الاستشعار لقياس قوة الدفع ونظام الدفع الخاص بك، وعزم الدوران، وسرعة الدوران، والجهد، والتيار، ودرجة الحرارة، والطاقة.
تُستخدم هذه القياسات لاستنتاج كفاءة المحرك وESC، وكفاءة المروحة، والكفاءة الإجمالية، لأنظمة الطاقة الفردية أو ما يصل إلى ثمانية أنظمة طاقة مجتمعة.
يسمح لك برنامج الاختبار ببرمجة الاختبارات يدويًا، أو تلقائيًا، أو باستخدام واجهة برمجة تطبيقات Python الخاصة بنا. نقدم أيضًا ميزة إعادة تشغيل الرحلة التي تسمح لك بتحميل بيانات وحدة التحكم في الطيران في البرنامج، باستخدام نقاط الخانق الخاصة بك كقالب للاختبار.
الشكل 16: واجهة المستخدم الرسومية لبرنامج اختبار الدفع الكهربائي الموزّع
يمكن تعيين كل نظام طاقة وتسميته حتى يسهل تتبع البيانات. مع الرسوم البيانية الحية التي تعرض البيانات الواردة في الوقت الفعلي، يمكنك تحديد أي وحدات دفع هي أكثر أو أقل كفاءة من غيرها بسرعة.
وإذا كنت بحاجة إلى اختبار 8 أنظمة طاقة في وقت واحد؟ أرسل لنا رسالة وسنرى كيف يمكننا المساعدة.
المراجع
[1] H. Kim, A. Perry, P. Ansell, "A Review of Distributed Electric Propulsion Concepts for Air Vehicle Technology", 2018 AIAA Propulsion and Energy Forum. https://www1.grc.nasa.gov/wp-content/uploads/2018EATS-Review-of-DEP-Hyun-D.-6.2018-4998.pdf
[2] NASA Glenn Research Center, "Boundary Layer Ingestion Propulsion". Accessed July 10, 2024. https://www1.grc.nasa.gov/aeronautics/bli/
[3] K. Pieper, A. Perry, P. Ansell and T. Bretl, "Design and Development of a Dynamically, Scaled Distributed Electric Propulsion Aircraft Testbed," 2018 AIAA/IEEE Electric Aircraft Technologies Symposium (EATS), Cincinnati, OH, USA, 2018, pp. 1-2. https://ieeexplore.ieee.org/document/8552755
[4] Miranda, L. R., and Brennan, J. E., “Aerodynamic Effects of Wingtip-Mounted Propellers and Turbines,” AIAA Paper 86-1802, June 1986. https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.1986-1802
[5] NASA Glenn Research Center, "N3X". Accessed July 10, 2024. https://www1.grc.nasa.gov/aeronautics/eap/airplane-concepts/n3x/
[6] "NASA N3-X with Turboelectric Distributed Propulsion", Fundamental Aeronautics Program Fixed Wing Project. James L. Felder. NASA Glenn Research Center Cleveland, Ohio. Accessed July 10, 2024. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20150002081/downloads/20150002081.pdf
[7] Noisy neighbours: Do electric aircraft reduce airport noise pollution? by Paul Parker and Gabriel Song. January 2024. https://uwaterloo.ca/sustainable-aeronautics/blog/noisy-neighbours-do-electric-aircraft-reduce-airport-noise
[8] Qin, Jiachen and Zhou, Zhou and Yang, Guowei and Shao, Zhuang and Zong, Jia, "Aero-Propulsive Coupling Modeling and Dynamic Stability Analysis of Distributed Electric Propulsion Tandem-Wing Uav with Rapid Ascent Capability", April 2024. https://ssrn.com/abstract=4783514
[9] Quan Li et al 2023 Chinese Phys. Lett. 40 048201 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0256-307X/40/4/048201