Ηλεκτροκίνητο αεροσκάφος

Από τις απαρχές της αεροναυτικής, υπήρξαν προσπάθειες για τον σχεδιασμό αεροσκαφών με ηλεκτρικό σύστημα πρόωσης με κίνητρο μια υψηλότερη αποδοτικότητα και αξιοπιστία, όπως και μείωση των εκπομπών καυσαερίων και θορύβου. Την τελευταία δεκαετία, πολλές ερευνητικές ομάδες ανά τον κόσμο μελετούν δυνατές λύσεις, προκειμένουν να εισάγουν ηλεκτροκίνητα αεροσκάφη στην μαζική μεταφορά επιβατών. Παρ’όλο που η υλοποίηση είναι τεχνολογικά εφικτή σε πειραματικό επίπεδο, απομένει η επίλυση ορισμένων ζητημάτων που σχετίζονται κυρίως με την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας και τα εγγενή χαρακτηριστικά ηλεκτρικών κινητήρων.

Οφέλη

Ένα αμιγώς ηλεκτροκίνητο αεροσκάφος δεν εκπέμει καυσαέρια στην ευαίσθητη περιβαλλοντολογικά στρώση της ατμόσφαιρας όπου κινούνται τα σημερικά πολιτικά αεροσκάφη, καθώς η πρόωση βασίζεται στην άμεση μετατροπή της χημικής ενέργειας των συσσωρευτών σε μηχανική ενέργεια στους στροβίλους ή έλικες. Με αυτόν τον τρόπο, η εκπομπή καυσαερίων παραμένει στην παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας, όπου ίσως μπορεί να αντιμετωπιστεί πιο αποτελεσματικά. Ακόμα, η απουσία της εκτόνωσης καυσαερίων, μπορεί να μειώσει το επίπεδο θορύβου κατά την πτήση και ενδεχομένως κατά την διάρκεια της απογείωσης και προσγείωσης (αν και σε αυτές τις φάσεις της πτήσης, υπερέχει συνήθως η συνεισφορά της αεροδυναμικής στο ολικό επίπεδο θορύβου) συγκριτικά με συμβατικά αεροσκάφη. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των ηλεκτρικών κινητήρων είναι ότι η παραγόμενη μηχανική ισχύς, δεν επηρεάζεται τόσο δραστικά από αλλαγές στο υψόμετρο και την ταχύτητα του αεροσκάφους, όπως οι κινητήρες αεριώθησης. Επομένως, διατηρούν σχεδόν αμετάβλητη την αποδοτικότητα και ισχύς τους (με εξαίρεση την έλικα/fan).

Προκλήσεις

Το κύριο πρόβλημα στην εφαρμογή ηλεκτρικών συστημάτων πρόωσης, είναι η αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας. Η δυνατή πυκνότητα χημικής ενέργειας ανά μάζα είναι σημαντικά χαμηλότερη στους συσσωρευτές από ότι στα συμβατικά καύσιμα. Αυτό σημαίνει, ότι για την ίδια αποστολή και με την ίδια αεροδυναμική διάταξη και βάρος απογείωσης, θα πρέπει να μειωθεί σημαντικά το ωφέλιμο φορτίο. Ένα δεύτερο σημαντικό μειονέκτημα σε σχέση με τα συμβατικά αεροσκάφη είναι, οτι η μάζα του αεροσκάφους παραμένει σταθερή καθ’όλη την διάρκεια της πτήσης. Επομένως, ένα υψηλό ποσοστό της ενέργειας θα δαπανάται στην μεταφορά της ίδιας της ηλεκτρικής ενέργειας, φαινόμενο που επιδρά εκθετικά με την προτιθέμενη εμβέλεια. Ακόμα, η επαναφόρτιση των συσσωρευτών απαιτεί σημαντικό χρονικό διάστημα, που μπορεί για να μειωθεί, απαιτείται αναβάθμιση της υποδομής στα αεροδρόμια, όπως και στα ίδια τα αεροσκάφη. Επίσης, η δικτύωση του σκάφους με καλωδιώσεις υψηλής τάσης, εγκυμονεί κινδύνους.

Εξελίξεις

Παρ’όλο που απομένουν αρκετές προκλήσεις στον σχεδιασμό ηλεκτροκίνητων αεροσκαφών, μια πολλά υποσχόμενη δυνατότητα είναι ο συνδυασμός της ηλεκτρικής πρόωσης με την συμβατική πρόωση, δηλαδή τα "υβριδικά" αεροσκάφη ^[1] ^[2]. Με αυτόν τον τρόπο ο σχεδιαστικός χώρος (design space) διευρύνεται σημαντικά, καθώς τα πλεονεκτήματα της κάθε τεχνολογίας μπορούν να αξιοποιηθούν ταυτόχρονα.

Παραπομπές

↑ «Μελέτη του διαγωνισμού DLR-NASA 2017» (PDF). Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. ^{[νεκρός σύνδεσμος]}
↑ «Μελέτη του διαγωνισμού DLR-NASA 2018» (PDF). Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. ^{[νεκρός σύνδεσμος]}

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Aircraft with electric engines στο Wikimedia Commons

[1] «Μελέτη του διαγωνισμού DLR-NASA 2017» (PDF). Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. ^{[νεκρός σύνδεσμος]}

[2] «Μελέτη του διαγωνισμού DLR-NASA 2018» (PDF). Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. ^{[νεκρός σύνδεσμος]}

[1]

[2]