هواپیماها در سال 2050 چه فناوری‌هایی خواهند داشت؟

گروه دانش و فناوری، کارشناسان صنعت هواوفضا معتقدند که با توجه به افزایش هفت برابری ترافیک هوایی و انتشار چهار برابری گازهای گلخانه‌ای در سال 2050، انقلابی گسترده در طراحی هواپیماها کاملا ضروری است.

به گزارش بولتن نیوز به نقل از ایسنا، برای مقابله با این مشکلات، صاحبان صنایع هواپیمایی و مهندسان جوان به طراحی هواپیماهای مفهومی آینده روی آورده‌اند که از برق و سوختهای زیستی برای تامین نیرویشان استفاده می‌کنند.

هواپیماهای آینده همچنین می‌توانند از طراحی بالها و بدنه نوآورانه با الهام از طبیعت در کنار رایانه‌های هوشمندتر و کوچکتر آنبرد بهره ببرند.

به گفته اش دووجی، محقق مهندسی هواوفضا در دانشگاه بریستول، گام مهم بعدی در جهت اطمینان از سازگار شدن صنعت هواپیمایی با محیط زیست، برقی کردن کامل هواپیماهای تجاری است.

چنین سیستمهایی به معنی انتشار صفر دی‌اکسیدکربن و اکسید نیتروژن بوده و انرژی مورد نیاز هواپیما از پایگاههای نیروی سبز تامین خواهد شد.

الون ماسک، مدیر ارشد شرکت تسلا نیز با تاکید بر نیاز به انقلابی شگرف در تولید باتری‌هایی با ظرفیت بسیار بالا گفت: یکی از مشکلات عمده برای کنار گذاشتن سوخت‌های فسیلی، فقدان فناوری ساخت باتری‌هایی با ظرفیت بسیار بالا برای ذخیره انرژی پیشرانه‌های هواپیماهای تجاری است.

وی در ادامه افزود: تنها زمانی رویای ساخت هواپیماهای مسافربری به واقعیت تبدیل می‌شود که بتوان نوعی باتری تولید کرد که در هر کیلوگرم 400 وات ساعت انرژی ذخیره کرده و تحویل دهد.

کارشناسان صنعت هواوفضا معتقدند که با توجه به روند رشد ظرفیت باتری‌های لیتیوم یونی از سال 1994، به احتمال زیاد رسیدن به ظرفیت 400 وات ساعت در یک کیلوگرم باتری لیتیوم یون در دهه آینده امکان‌پذیر است، چرا که در سال 1994 میلادی ظرفیت باتری‌های لیتیوم در حدود 113 وات ساعت بود و پس از یک دهه در سال 2004 رشد ظرفیت به 202 وات ساعت رسید. هم اکنون توانایی تولید باتری‌ لیتیوم با ظرفیت 300 وات بر ساعت امکان‌پذیر است.

کارشناسان صنعت هواو فضا معتقدند که با توجه به روند رو به رشد و خطرناک افزایش سطح گازهای گلخانه‌ای در جو و کاهش منابع سوخت‌های فسیلی قطعا در آینده نزدیک شاهد حضور هواپیماهای عظیم مسافربری با سوخت پاک الکتریسته و پنل‌های جذب نور خورشید هستیم.

به گفته ماسک، با توجه به اینکه موتور احتراقی تا اواسط قرن حاضر از دور خارج خواهد شد، بنظر می‌رسد که نوآوری در زمینه‌های دیگر از قبیل طراحی بدنه، تحقیقات مواد، طراحی نیروی محرکه الکتریکی و کنترل ترافیک هوایی می‌تواند اقتصادی‌تر و سازگارتر با محیط زیست باشد.

اگر هواپیماها الکتریکی شوند، دیگر نیازی به سیستمهای بزرگ نیروی محرکه و سکانهای مورد نیازی امروزی نبوده و به یک طراحی کاملا متفاوت منجر خواهد شد.

بالهای هواپیماهای آینده ممکن است از شکل متفاوت یا حتی منعطفتر نسبت به نمونه‌های امروزی برخوردار باشند. ناسا به نمایش طرحی شبیه به فضاپیمایی با «بدنه آمیخته» پرداخته، در حالیکه مفهوم 2050 شرکت ایرباس بنظر می‌رسد که از بالهای بسیار خمیده و یک دم نامتعارف برخوردار باشد.

همچنین هواپیماها و کنترل ترافیک هوایی در سال 2050 از رایانه‌های هوشمندتر بهره خواهند برد. اکنون فناوری رایانه با گذشت هر ساعت نسبت به 90 سال ابتدایی آن، بیشتر ارتقا می‌یابد.

کارشناسان با توجه به این امر، پیش‌بینی می‌کنند که یک رایانه 1000 دلاری امروزی در سال 2023 بسیار قدرتمندتر از نیروی مغز یک انسان خواهد بود و تا سال 2045، این توانایی از قدرت مغزی همه انسانها فراتر خواهد رفت.

هواپیماهای آینده مانند پروژه E-Thrust گروه EADS علاوه بر ظاهر متفاوتشان، دارای رایانه‌های بسیار پیچیده‌تر خواهند بود.

کوچک‌سازی دستگاههای الکترونیکی در نیم قرن گذشته با یک روند نمایی مشابه به اندازه درگاه ترانزیستورها در رایانه‌ها همراه بوده که اندازه 1000 نانومتری آنها در سال 1970 را به 23 نانومتر امروزی کاهش داده است. با ظهور ترانزیستورهای گرافنی نویدبخش، انتظار می‌رود که این کوچک‌سازی تا سال 2025 به هفت نانومتر (به اندازه یک سلول خون انسان) برسد.

افزایش قدرت محاسباتی و کاهش اندازه مدار در ترکیب با پیشرفتهای بدست آمده از چاپ سه‌بعدی به معنی امکان ساخت رایانه‌های یکپارچه کوچکی خواهد بود که از قدرت کافی برای کنترل یک هواپیما در دهه آینده برخوردارند.

سیستمها با الهام از سیستم عصبی زیستی از سیستمهای حاوی گیرنده‌هایی استفاده خواهند کرد که در تمام هواپیما برای حس کردن نیروها، دما و جریان هوا تنظیم شده و بهره‌وری انرژی هواپیماها را بطور چشمگیری ارتقا خواهند داد.

در آینده این سیستمها حتی می‌توانند با نرم‌افزار و سخت‌افزارهایی به منظور تغییر شکل هواپیما برای کاراتر کردن آنها جفت شوند.

طرح مفهومی هواپیمای الکتریکی ناسا

طرح مفهومی هواپیماهای آینده ایرباس

طرح مفهومی هواپیمای با بالهای بسته Prandtl Plane

هواپیمای E-Thrust شرکت EADS