یک تیم مشترک از بریتانیا و آمریکا ساخت یک موتور هیبریدی-الکتریکی به نام DualityTM با توان رسیدن به سرعت 3 ماخ را برای نسل جدید هواپیماهای مافوقصوت آغاز کرده است.
به گزارش سرویس هوا فضای مگ دید، این موتور قرار است هزینه پروازهای دوربرد مافوقصوت را کاهش دهد و امکان بهرهبرداری تجاری از سرعتهای بسیار بالا را فراهم کند.شرکت بریتانیایی Helix که در توسعه پیشرانههای الکتریکی تخصص دارد، اعلام کرده است که با استارتاپ آمریکایی Astro Mechanica برای ساخت سامانه پیشران جدید DualityTM همکاری میکند.
این سامانه قرار است یک موتور چرخه ترکیبی باشد که پرواز مافوقصوت دوربرد را در سرعتهایی تا Mach-3 ممکن میکند و از نظر اقتصادی نیز برای خطوط هوایی قابلاستفاده باشد.
در این پروژه، شرکت Helix از دفتر مرکزی خود در Milton Keynes، وظیفه طراحی موتورهای الکتریکی پرتوان را برعهده گرفته است. Astro Mechanica نیز از پایگاه خود در کالیفرنیا، توسعه بخشهای آیرودینامیک و معماری موتور را مدیریت میکند. هر دو شرکت این همکاری را یک نقطه عطف برای صنعت هوانوردی آینده توصیف کردهاند.
سامانه DualityTM برخلاف موتورهای جت مرسوم عمل میکند. این موتور یک هسته توربوژنراتور را با چند موتور الکتریکی پرقدرت ترکیب میکند و مرحلههای فن و کمپرسور را از توربین گاز جدا نگه میدارد. این ترکیب به مهندسان اجازه میدهد عملکرد موتور را در شرایط متفاوت پروازی مدیریت کنند و بازده آن را در سرعتهای مختلف افزایش دهند.
درک جوردانو بیلی مهندس ارشد هوانوردی شرکت Helix اعلام کرده است که موتورهای الکتریکی این شرکت ظرفیت ایجاد تحول در صنایع هوافضا را دارند و عملکرد سامانه DualityTM نشان میدهد ترکیب الکتریکیسازی با فناوریهای مافوقصوت میتواند ساختار صنعت را تغییر دهد. او تأکید کرده است که تیم Helix دههها تجربه در توسعه پیشرانههای الکتریکی دارد و اکنون نقش یکی از عوامل کلیدی در نسل جدید پروازهای مافوقصوت را ایفا میکند.
بر اساس اطلاعات ارائهشده، هدف اصلی طراحی این موتور افزایش بهرهوری سوخت است. هزینه انرژی همیشه یکی از چالشهای جدی پروازهای مافوقصوت بوده است. این نوع پروازها با سرعتهایی فراتر از سرعت صوت انجام میشوند و بیش از ۷۶۰ مایل در ساعت سرعت دارند. افزایش راندمان موتور میتواند بهرهبرداری تجاری از این سرعتها را برای نخستین بار ممکن کند.
نسل چهارم نمونه اولیه سامانه DualityTM از چهار موتور الکتریکی SPX242-94 برای راهاندازی کمپرسور دو مرحلهای خود استفاده میکند. هر موتور تنها ۳۱.۳ کیلوگرم وزن دارد اما قادر است ۴۰۰ کیلووات توان و ۴۷۰ نیوتنمتر گشتاور تولید کند. این نسبت توان به وزن بسیار بالا موجب میشود موتور در شرایط سخت جریان مافوقصوت عملکرد پایدار داشته باشد و توان پیوسته ۳۰۰ کیلووات و ۲۸۶ نیوتنمتر را تحویل دهد.
این موتور هیبریدی قابلیت تغییر حالت در سه وضعیت پروازی را دارد. در سرعتهای زیرصوت مانند یک توربوفن عمل میکند. در سرعتهای مافوقصوت پایین مانند یک توربوجت کار میکند. در سرعتهای بسیار بالا در محدوده مافوقصوت کامل مانند یک رمجت عمل میکند. این معماری چندحالته امکان میدهد موتور در شرایط مختلف از مرحله برخاست تا سرعتهای بالاتر از 3 ماخ بازده بالا داشته باشد.
در گام بعد، شرکت Helix در حال ساخت موتورهای سفارشی جدیدی برای نسل پنجم پیشرانه Astro Mechanica است. این موتورهای الکتریکی قرار است بخش توربوژنراتور در موتور مقیاس کامل را تغذیه کنند و توان ۹۰۰ کیلووات را در حالت پیوسته ارائه دهند. در حالت اوج کارایی نیز توان آنها به ۹۵۰ کیلووات و سرعت چرخش آنها به ۲۰ هزار دور در دقیقه میرسد.
یکی از ویژگیهای مهم این نسل جدید، گشتاور ۵۷۵ نیوتنمتری و سامانه ایزولاسیون تازه توسعهیافته است که برای عملکرد مطمئن در ارتفاعهای بسیار بالا طراحی شده است. Helix اعلام کرده است که این سیستم امکان میدهد موتور در شرایط شدید گرمایی و فشار کم عملکرد ایمن و پایدار داشته باشد.
جوردانو بیلی تأکید کرده است که موتورهای رادیالفلاکس Helix نقش اصلی را در تحقق جهش سامانه DualityTM دارند و چگالی توان بیرقیب آنها میتواند اقتصاد و مهندسی صنایع مختلف را دگرگون کند. به گفته او، همکاری با Astro Mechanica نمونهای روشن از آینده هوانوردی است که در آن الکتریکیسازی و سرعتهای بسیار بالا در کنار هم قرار میگیرند.
شرکت Astro Mechanica همچنین اعلام کرده است که با طراحی پیشرفته بدنه هواپیما قصد دارد نخستین هواپیمای مافوقصوت جهان با توان پرواز فراآتلانتیک و فراآرام را بسازد تا سفرهای دوربرد با سرعت بسیار بالا برای نخستین بار در جهان تجاریسازی شود.
