سرمای زمستان می‌تواند برد تاکسی‌های هوایی برقی را تا ۲۲ درصد کاهش دهد

پژوهش جدید محققان دانشگاه متروپولیتن اوساکا نشان می‌دهد که شرایط آب‌وهوایی فصلی می‌تواند تأثیر چشمگیری بر میزان مصرف انرژی و مسافت قابل پیمایش تاکسی‌های هوایی برقی داشته باشد.

بر اساس نتایج این پژوهش، سرمای زمستان ممکن است برد پروازی این نوع وسایل نقلیه را تا ۲۲ درصد کاهش دهد.

هواپیماهای برقی با قابلیت برخاست و فرود عمودی (eVTOL) که اغلب از آن‌ها با عنوان خودروهای پرنده یاد می‌شود، یکی از نسل‌های آینده وسایل حمل‌ونقل به شمار می‌روند. این وسایل نقلیه بدون نیاز به باند فرودگاه می‌توانند در محیط‌های شهری فعالیت کنند و برای دسترسی به فرودگاه‌ها، انتقال بیماران در شرایط اضطراری یا حتی گردشگری مورد استفاده قرار بگیرند.

هواپیماهای eVTOL برای تأمین نیروی لازم جهت برخاستن و فرود آمدن از باتری‌های برقی استفاده می‌کنند. بااین‌حال، بهره‌وری آن‌ها تنها به بهبود ظرفیت شارژ باتری وابسته نیست و مدیریت دقیق دما نیز نقش مهمی در عملکردشان ایفا می‌کند.

این نتیجه حاصل پژوهشی به سرپرستی پروفسور دایسوکه ساساکی از دانشکده مهندسی دانشگاه متروپولیتن اوساکا است. محققان با استفاده از یک مدل محاسباتی توسعه‌یافته در نرم‌افزار MATLAB/Simulink، عملکرد هواپیماهای eVTOL را در شرایط جوی متفاوت طی فصل‌های مختلف شبیه‌سازی کردند. نتایج این پژوهش در نشریه Applied Thermal Engineering منتشر شده است.

محققان با استفاده از یک مدل شبیه‌سازی یکپارچه الکتریکی و حرارتی در سطح مأموریت پروازی، دریافتند که تغییرات فصلی می‌تواند مصرف انرژی و برد قابل دستیابی این هواپیماها را به میزان قابل‌توجهی تحت تأثیر قرار دهد.

در شبیه‌سازی شرایط تابستانی، مصرف انرژی برای کنترل دما به حدود ۱۶ درصد از ظرفیت باتری رسید. زمستان نیز شرایط آسان‌تری نداشت؛ چراکه نیاز بیشتر به گرمایش باعث شد برد پروازی هواپیماهای eVTOL در مقایسه با فصل بهار، که بیشترین برد مؤثر را به همراه داشت، تا ۲۲ درصد کاهش پیدا کند.

به گفته محققان، این تفاوت‌ها احتمالاً به دو عامل اصلی مربوط می‌شوند: در تابستان، سیستم‌های خنک‌کننده کابین و تجهیزات دفع حرارت به توان بیشتری نیاز دارند؛ درحالی‌که زمستان علاوه بر افزایش نیاز به گرمایش، به دلیل تغییر چگالی هوا، توان موردنیاز برای پیشرانه را نیز افزایش می‌دهد.

ساساکی در توضیح نتایج این پژوهش گفت

تحلیل‌های ما نشان داد که حتی وقتی یک هواپیما، دو مأموریت پروازی مشابهی را انجام می‌دهد، شرایط فصلی می‌تواند تأثیر چشمگیری بر مصرف انرژی و برد مؤثر پرواز داشته باشد.

این پژوهش همچنین اهمیت در نظر گرفتن ساختار مدیریت حرارتی را هنگام طراحی هواپیماهای eVTOL برجسته می‌کند. از آنجا که سیستم پیشرانه، باتری و تجهیزات کابین به یکدیگر وابسته هستند، هواپیما باید بتواند نیازهای متفاوت این بخش‌ها را با استفاده از منبع انرژی محدودی تأمین کند.

هاروکا ناکایاما، نویسنده اول این پژوهش، بر اهمیت محاسبه بارهای حرارتی در پیش‌بینی میزان انرژی موردنیاز برای مأموریت‌های پروازی تأکید کرد و گفت

پژوهش ما نشان می‌دهد که برای در نظر گرفتن تغییرات فصلی، باید بارهای حرارتی را در پیش‌بینی مصرف انرژی در سطح مأموریت پروازی لحاظ کنیم.

در آینده، ممکن است هواپیماهای eVTOL ناچار باشند برنامه‌ریزی پروازهای خود را علاوه بر مسافت، با توجه به نیازهای گرمایشی و سرمایشی نیز تنظیم کنند. برنامه‌ریزی پرواز با در نظر گرفتن شرایط حرارتی، طراحی سیستم‌ها و راهکارهای مدیریت انرژی می‌توانند نقش مهمی در افزایش مسافت قابل پیمایش این وسایل نقلیه داشته باشند.

ناکایاما در پایان گفت

این پژوهش زمینه را برای عبور از این پرسش فراهم می‌کند که آیا یک هواپیمای eVTOL می‌تواند در شرایط ایده‌آل پرواز کند یا خیر و به سمت ارزیابی‌های واقع‌بینانه‌تر از مزایایی می‌رود که این فناوری می‌تواند ارائه دهد؛ از جمله اینکه در چه مسافتی و با چه میزان اطمینانی قادر به فعالیت خواهد بود.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.