هواپیما های الکتریکی

هواپیما الکتریکی، یک هواپیما است که نیروی آن توسط موتور الکتریکی تامین می‌ شود. برق مورد نیاز این هواپیما ممکن است توسط روش های مختلف از جمله باتری، کابل نیرو، سلول های خورشیدی، سلول های سوختی و نیروی روشنایی تامین گردد.

هواپیما های الکتریکی از دهه ۱۹۷۰ به پرواز در آمده اند. از آنجایی که آن ها به صورت وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (هواپیمای بدون سرنشین) یا هواپیما های بدون سرنشین کوچکی که به وسیله ی باتری نیرو می‌گیرند، ساخته شده اند، در قرن بیست و یکم به طور گسترده ای برای بسیاری از اهداف مورد استفاده قرار گرفته اند.

اگر چه پرواز های مجهز به هلیکوپتر تسلیحاتی به سال ۱۹۱۷ و درباره‌ ی سفر های هوایی به قرن گذشته بر می‌گردد، اما اولین پرواز آزمایشی مجهز به یک هواپیمای بدون سرنشین تا سال ۱۹۷۳ صورت نگرفت و اکثر هواپیما های الکتریکی مجهز هنوز هم تنها مدل های آزمایشی هستند.

هواپیما های الکتریکی ۱

طراحی

همه ی هواپیما های الکتریکی تا به امروز توسط موتور های الکتریکی طراحی شده اند که روتور های تولید کننده ی نیروی بالابرنده از جمله تامین کننده های نیروی آن ها هستند.

مکانیسم ذخیره و تهیه برق مورد نیاز در این وسایل بسیار متفاوت است و هر یک دارای مزایا و معایب مشخص هستند. مکانیسم های مورد استفاده عبارتند از:

• باتری ها که می توانند شارژ الکتریکی قابل توجهی را حفظ کنند، اگر چه وزن آنها هنوز هم محدوده کارایی را محدود می‌کند.
• کابل های نیرو که به منبع تغذیه زمین متصل می شوند.
• سلول های خورشیدی که نور خورشید را به طور مستقیم به برق تبدیل می کنند.
• خازن فوق العاده  که می تواند مقدار محدودی از انرژی را برای انفجار کوتاه مصرف برق بالا ذخیره کنند.
• سلول های سوختی که شبیه به باتری هستند، اما واکنش دهنده هایشان را از منبع خارجی به دست می‌آورند.
• انرژی مایکروویو که از یک منبع زمینی پخش شده است.

هواپیما های الکتریکی ۲

باتری ها

باتری ها به دلیل ظرفیت نسبتا بالایی که دارند، رایج ترین اجزاء به عنوان منبع انرژی هواپیما های الکتریکی هستند. باتری ها اولین منبع برق این هواپیما ها بودند که اولین بار در اواخر قرن نوزدهم اولین هواپیمای الکتریکی را فعال کردند.

باتری های اولیه بسیار سنگین بودند و با به ظهور رسیدن فن آوری هایی مانند باتری های قابل شارژ نیکل کادمیوم (NiCad) در نیمه دوم قرن بیستم، این باتری ها به یک منبع نیروی آزمایشی تبدیل شدند.

انواع باتری های مدرن شامل باتری های لیتیومی و تعدادی از تکنولوژی های دیگر که کمتر استفاده می شوند، هستند. امروزه باتری ها همچنان یک منبع انرژی محبوب هستند، هرچند هنوز بر سر مسئله‌ ی محدودیت میزان شارژ باتری ها مشکلاتی وجود دارد.

گاهی حتی باتری ها برای ذخیره موقت برق تولید شده توسط منبع دیگری نیز استفاده می شوند.

کابل های نیرو

یک کابل قدرت الکتریکی ممکن است به یک منبع برق زمینی متصل شود، مانند یک ژنراتور الکتریکی. با این حال چنین وسیله نقلیه ای باید به تسهیلات زمینی وصل شود و هر چه بالاتر پرواز کند، ناچار است وزن سنگین تری را حمل کند.

سلول های خورشیدی

یک سلول خورشیدی، نور مستقیم خورشید را به برق تبدیل می کند که یا به طور مستقیم و یا به صورت موقتی ذخیره سازی می‌کند.

خروجی قدرت سلول های خورشیدی، حتی زمانی که بسیاری از آنها با هم مرتبط شده اند، بسیار کم است. این دلیلی است که استفاده از آنها را محدود می‌کند و همچنین دلیل دیگر این است که این نوع تهیه ی انرژی گران است.

با این حال استفاده از نور خورشید که همه جا آزادانه در دسترس است، آن ها را تبدیل به گزینه ای جذاب برای پرواز های بلند مدت می‌کند.

هواپیما های الکتریکی ۳

خازن های فوق العاده

این خازن‌ ها می‌توانند مقدار محدودی از انرژی را برای انفجار کوتاه با انرژی بالا ذخیره کنند، مانند هنگامی که این وسایل شروع به تیک آف می‌کنند، اما با توجه به توانایی ذخیره سازی نسبتا کوچک آنها به عنوان منبع اصلی اولیه مناسب نیستند. مزیت آنها نسبت به یک باتری کوچک عبارت است از توانایی شارژ و تخلیه بسیار سریعتر و جریان‌ های شدیدتر.

سلول های سوختی

یک سلول سوختی از واکنش بین دو مایع مانند هیدروژن و اکسیژن برای تولید برق استفاده می‌کند. بر خلاف یک باتری، مایعات در این سلول ها ذخیره نمی‌شوند، اما از یک منبع خارجی تامین می‌شوند. این امر چشم انداز بسیار بیشتری را نسبت به باتری ها ارائه می دهد اما این تکنولوژی هنوز به تولید انبوه نرسیده است.

مایکروویو ها

پرتو انرژی موج الکترومغناطیسی مانند مایکروویو ها، مثل یک کابل قدرت، نیاز به یک منبع برق مبتنی بر زمین دارد. با این حال، در مقایسه با یک کابل برق، نیروی تابشی وزن اضافی کمتری را نسبت به ارتفاع به دنبال دارد. این تکنولوژی در مدل های کوچک رونمایی شده اما هنوز در حال توسعه است.