تعتبر محركات eVTOL محورية في تطوير الطائرات الكهربائية، ولكن كيف تختلف عن محركات السيارات الكهربائية التقليدية؟ في هذا المقال، نستعرض الفروق الرئيسية من حيث التصميم والأداء والسلامة.
ما الذي يميز محركات eVTOL عن محركات EV؟
تُبنى المركبات الكهربائية، سواء كانت سيارات على الطرق أو طائرات الإقلاع والهبوط العمودي الكهربائية (eVTOL)، حول محركات كهربائية مشابهة. ولكن هناك اختلافات حيوية تشمل تكاليف المكونات والكتلة والازدواجية.
تحدث جون واغنر، الذي قضى خمس سنوات كمدير أول لهندسة البطاريات في تسلا قبل الانضمام إلى مطور eVTOL في كاليفورنيا Joby Aviation في عام 2017، مع IEEE Spectrum حول كيفية اختلاف الهندسة بين السيارات والطائرات.
جون واغنر
يقود واغنر قسم الطاقة والإلكترونيات في Joby Aviation.
كيف تختلف محركات eVTOL عن محركات السيارات؟
جون واغنر: بشكل عام، يركز النقل البري على تكلفة المكونات مقابل الكتلة. هل ستكون مستعدًا لإنفاق المزيد على الأجزاء من أجل تقليل الكتلة؟ تنتهي التبادلات في المركبة الأرضية، وفي مرحلة معينة تكون التكلفة هي السائدة، بينما في الطيران، تذهب التبادلات بين التكلفة والكتلة إلى عمق أكبر. وبالتالي، فإن صانعي eVTOL مستعدون لإنفاق المزيد من المال لتمكين الوزن الخفيف أو الكفاءة الأكبر.
الاختلاف الرئيسي الآخر يتعلق بالسلامة. في الأساس، نتعامل مع نفس تقنيات المحركات للنقل البري والطيران في الوقت الحالي، لذلك فإن أنماط الفشل متشابهة. ولكن بالطبع، مع الطيران لدينا الرغبة في استمرار الطيران الآمن والهبوط، وهذا يقود ما تفعله في التصميم لتخفيف تلك الفشل إذا حدثت. في كثير من الحالات في النقل البري، تكون التخفيف من الفشل هو التوقف بأمان على جانب الطريق. في الطيران، التخفيف هو الازدواجية، لأنه لا توجد خيار للتوقف.
هل تم تصميم الازدواجية في محركات EV؟
واغنر: عادةً، لا يتم تصميم الازدواجية في أنظمة قيادة المركبات الكهربائية فقط لغرض الازدواجية. هناك بعض السيارات الآن التي تحتوي على دفع رباعي – لذا يوجد محرك في الأمام ومحرك في الخلف – لذا كميزة ثانوية تحصل على الازدواجية. لكن لم يتم القيام بذلك بنية رئيسية للحصول على الازدواجية.
كيف تقارن عملية تصنيع eVTOL الخاصة بـ Joby بتصنيع EV؟
واغنر: الطريقة الأكثر كفاءة لإدارة جهد هندسي واسع النطاق في صناعة ناضجة، مثل صناعة السيارات، هي تقسيم نظامك إلى قطع يمكن تفويضها لموردين سيقومون بعمل جيد في كل قطعة. الجانب السلبي هو أنه عندما تقسم المشكلة إلى ثلاث قطع، لديك الآن حدود واجهة بين كل من هذه القطع، وهذا دائمًا يخلق عدم كفاءة. تمكنا من تصميم حلول متكاملة للغاية دون تحمل تلك العقوبة التصنيعية.
هل هناك مواد تشعر بالحماس تجاهها؟
واغنر: Permendur [سبيكة كوبالت-حديد] تكلف عادةً حوالي 10 أضعاف تكلفة الفولاذ التقليدي للمحركات. هذا أمر كبير، وغالبًا ما لا يتم استخدامه في النقل البري بسبب تلك التكلفة. يأتي مع تحسينات صغيرة في الأداء، ولكن بما يكفي لجعله مثيرًا للاهتمام للطيران.
هل ستنتشر الطائرات الكهربائية مثل EVs الأرضية؟
واغنر: لطالما أردت أن أكون مفكرًا مستقبليًا جدًا فيما يتعلق بنظام الطاقة. ومع ذلك، فإن أحد الأشياء التي تعلمتها على مر السنين هو أن تطوير نظام الطاقة يجب أن يأتي مع جرعة صحية جدًا من الصبر. تطوير نوع جديد تمامًا من نظام الطاقة هو جهد كبير، ولكنه جهد أنا واثق جدًا من أن صناعة الطيران ستقوم به. نحن بالتأكيد نقوم بذلك هنا في Joby، وسنرى ذلك يتوسع، أنا متأكد، مع مرور الوقت.
في النهاية، إن فهم الفروق بين محركات eVTOL ومحركات EV يساعدنا على تقدير التقدم التكنولوجي في مجال الطيران الكهربائي. مع استمرار الابتكار، نتطلع إلى رؤية المزيد من التطورات المثيرة في هذا القطاع.
