انواع هواپیماهای الکتریکی

در آینده نزدیک، احتمالاً پروازهای بلندمدت همچنان با موتورهای احتراقی انجام می‌شوند، اما برای مسیرهای کوتاه و متوسط، استفاده از هواپیماهای پاک، ایمن، کم‌صدا و با هزینه‌ی نگهداری پایین، چشم‌انداز بسیار خوبی دارد.

هواپیماهای الکتریکی امروزه در سه گروه اصلی eSTOL ،eVTOL و eCTOL وارد بازار شده‌اند که در ادامه به تفاوت‌ها، کاربردها و ویژگی‌های مهم هر یک از این سه گروه خواهیم پرداخت.

eVTOL:

احتمالاً شناخته‌شده‌ترین نوع از هواپیماهای الکتریکی، هواپیماهای برخاست و فرود عمودی الکتریکی (eVTOL) هستند که می‌توانند همانند بالگردها به صورت عمودی از زمین بلند شده و فرود بیایند. این ویژگی آن‌ها را به گزینه‌ای مناسب برای محیط‌های شهری با فضای محدود برای پرواز و فرود تبدیل کرده است.

تنوع زیاد در طراحی‌ها، هواپیماهای eVTOL را از دو دسته‌ی دیگر متمایز می‌سازد. در این دسته، مدل‌هایی با بال ثابت و بال چرخان وجود دارد و در حال حاضر می‌توان پنج نوع طراحی اصلی را در آن‌ها مشاهده کرد:

استفاده از چندین پروانه ثابت برای برخاست و فرود عمودی، با ساختاری ساده و مقاوم.

Multicopter

طراحی Lift & Cruise از دو موتور جداگانه بهره می‌برد: موتورهای عمودی برای برخاست و فرود، و موتور افقی برای پرواز. این جداسازی باعث سادگی مکانیکی، افزایش ایمنی و نگهداری آسان می‌شود. تنها ضعف آن، کاهش جزئی بازده به‌دلیل حمل موتورهای غیرفعال در پرواز افقی است.

Lift & Cruise

در طراحی‌های Tilt Wing و Tilt Rotor، با چرخش بال یا ملخ‌ها، پرواز بین حالت عمودی و افقی تغییر می‌کند. Tilt Wing کل بال را می‌چرخاند و آیرودینامیک بهتری دارد، اما پیچیده‌تر است. Tilt Rotor فقط ملخ‌ها را می‌چرخاند و ساده‌تر است. هر دو با استفاده از پروانه‌های بزرگ و کند، نویز کمی تولید می‌کنند و برای محیط شهری مناسب‌اند.

Tilt Wing & Tilt Rotor

طراحی Ducted Vector Thrust از فن‌های کانال‌دار با رانش برداری و پیشرانش الکتریکی توزیع‌شده (DEP) بهره می‌برد. این سیستم با فن‌هایی درون بال ثابت، پرواز عمودی و افقی را بدون اجزای متحرک بزرگ ممکن می‌سازد. مزایا: صدای کم، ایمنی بالا، کارایی مناسب. چالش‌ها: پیچیدگی طراحی، خنک‌سازی، و هزینه بیشتر.

Ducted Vector Thrust

در طراحی Slowed Rotor Compound، روتور برای برخاست استفاده شده و در پرواز افقی کند می‌شود تا نویز و مقاومت کاهش یابد. رانش افقی با موتور جدا تأمین می‌شود. این مدل ترکیبی از کارایی بالا، نویز کم و توان برخاست عمودی است، ولی پیچیده و در حال توسعه است.

Slowed Rotor Compound

eSTOL

هواپیماهای eSTOL برخلاف eVTOLها برای برخاست و فرود به باند کوتاه نیاز دارند و نه نیروی عمودی زیاد. به‌دلیل استفاده از بال ثابت و موتورهای رانش افقی، مصرف انرژی آن‌ها کمتر، طراحی‌شان ساده‌تر و ظرفیت حمل بارشان بیشتر است. همچنین، نگهداری و بهره‌برداری آن‌ها آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر بوده و برای مسیرهای کوتاه منطقه‌ای (در صورت وجود باند) گزینه‌ای کارآمدتر از eVTOL محسوب می‌شوند.

eCTOL

هواپیماهای الکتریکی برخاست و فرود معمولی (eCTOL) ساختاری شبیه eSTOL دارند، اما ساده‌ترند چون بر پایه طراحی‌های موجود ساخته می‌شوند و فقط موتورهای احتراقی با الکتریکی جایگزین می‌شوند. تفاوت اصلی آن‌ها در نیاز به باند بلند، مصرف انرژی بیشتر در برخاست، و وابستگی به زیرساخت‌های کامل فرودگاهی است. چالش اصلی این مدل، ساخت موتورهای برقی قدرتمند و سبک برای جایگزینی در ناوگان فعلی است. در مقابل، eSTOLها برای باندهای کوتاه و مناطق کم‌زیرساخت طراحی شده‌اند.