پیشرفت‌های مهم فناوری هوایی در سال ۲۰۲۰

مجله پاورتل/ از هواپیمای فراصوت ریاست جمهوری آمریکا تا تحویل بار خودکار، از هوش مصنوعی گرفته تا تحویل کیت‌های تشخیص کووید-۱۹، همه از پیشرفت‌های مهم صنعت هوایی در سال ۲۰۲۰ میلادی بودند. در این نوشتار نگاهی داریم به برخی از مهم‌ترین رویدادهایی که سال گذشته در فناوری هوافضا آغاز شد و توسعه‌ی آن‌ها را در سال‌های آینده خواهیم دید.

هوانوردی فراصوت
طرح هواپیمای فراصوت هرمیوز برای ریاست جمهوری آمریکا
Credit: Hermeus Corporation Newsroom
واحد نوآوری AFWerx نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا در ماه آگوست (مرداد) قراردادهای کوچکی را با سه استارت‌آپ برای بررسی مفهوم حمل‌ونقل هوایی فراصوت ریاست جمهوری و هیئت دولت در آینده منعقد کرد. این شرکت‌ها شامل «بوم سوپرسونیک» برای هواپیمایی با ماخ ۲٫۲، «اگزوسونیک» برای طراحی هواپیمای کم‌صدا با ماخ۱٫۸ و «هرمیوز» برای طراحی هواپیمایی با ماخ ۵ و پیشرانه‌ی توربو-رمجت با سیکل ترکیبی می‌شوند.

پرواز خودکار
 هواپیمای سسنا ۲۰۸ ریلایبل روباتیکس که برای پرواز خودکار استفاده شده است.
Credit: Reliable Robotics
دو استارت‌آپ «ریلایبل رباتیکس» (Reliable Robotics) و «ایکس‌وینگ» (Xwing) آمریکا به طور جداگانه در حال آزمایش پرواز هواپیماهای «سسنا کاروان» (Cessna Caravan) هستند که برای پرواز خودکار بهینه‌سازی شده‌اند. هر دو شرکت برای حمل خودکار بار با برد منطقه‌ای توسط هواپیماهای سسنا کاروان برنامه‌ریزی می‌کنند. ابتدا ریلایبل رباتیکس هواپیمای Cessna 172 را برای نمایش عملکرد بدون سرنشین اصلاح کرد و ایکس‌وینگ هم ویژگی بینایی و تشخیص خودکار را در سامانه‌ی ناوبری هوایی ملی آمریکا بر روی هواپیمای بدون سرنشین باری APT-70 بل آزمایش کرد.

هوش مصنوعی
 آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز
Credit: EpiSci
«فالکو» (Falco) یک دستیار هوش مصنوعی (AI) است که در آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز توسط «هیرون سیستمز» (Heron Systems) ساخته شده و در فینال رقابت AlphaDogfight Trials دارپا که در ماه آگوست (مرداد) برگزار شد، توانست یک خلبان باتجربه‌ی جنگنده را در نبرد هوایی با جنگنده‌های F-16 شبیه‌سازی‌شده با نتیجه‌ی ۵ بر ۰ شکست دهد. در ماه نوامبر (آبان) هم شرکت «اپی‌سای» (EpiSci) سامانه‌ی واقعیت افزوده‌ی Red 6 را در ترکیب با هوش مصنوعی در کابین خلبان، برای اولین نبرد مستقیم هوایی بین یک خلبان انسانی و یک دستیار هوش مصنوعی توسعه داد.

ارسال سفارش با پهپاد
 پهپاد آزمایش حمل کالا
Credit: UPS
برنامه‌ی آزمایشی یکپارچه‌سازی سیستم هواپیماهای بدون سرنشین اداره‌ی هوانوردی فدرال (FAA) در ماه اکتبر (پاورتل) با ایجاد نخستین ناوگان پهپادهای حمل کالا توسط شرکت UPS عملا تکمیل شد و استفاده از پهپادها را برای ارسال کالاهای پزشکی، فرستادن نمونه‌ها بین بیمارستان‌ها و در اختیار گذاشتن کیت‌های تشخیص کووید-۱۹ به جوامع محلی، یک گام به جلو برد. هم‌اکنون ادامه‌ی این پروژه با عنوان «فراتر» (Beyond) برای پیشبرد عملیات پهپادهای حمل کالا و تجاری‌سازی آن آغاز شده است.

ساخت با چاپ سه‌بعدی
 هواپیمای فالکون ۲۰G با موتور هانی‌ول
Credit: Honeywell
شرکت هانی‌ول در ماه آگوست اعلام کرد که به یک نقطه عطف در صنعت دست یافته و نخستین قطعه‌ی هوایی چاپ سه‌بعدی شده، توسط نهادهای نظارتی برای استفاده در موتورهای عملیاتی هواپیما تأیید شده است. محفظه‌ی موتور یکی از اجزای اصلی سازه‌ی موتور ATF3-6 است که دیگر تولید نمی‌شود و با توجه به اینکه برخی از هواپیماهای Dassault Falcon 20G که هنوز پرواز می‌کنند، نیاز به پشتیبانی دارند و قطعات آن یافت نمی‌شود، تولید آن با مواد افزودنی یک ضرورت محسوب می‌شود.

بازدهی آیرودینامیکی بالا
 هواپیماهای بال-بدنه ترکیبی دانشگاه دلفت و ایرباس
Credit: Airbus/TU Delft
یکی دیگر از پیشرفت‌های صنعت هوایی در سال ۲۰۲۰ تلاش‌های عملی برای بهبود بازدهی آیرودینامیکی هواپیماهای مسافربری و کارگو (باربری) بود. در این سال دو نمونه‌ی مفهومی هواپیماهای با بازده آیرودینامیکی بالا در مقیاس کوچک پروازهای آزمایشی خود را انجام دادند. هواپیمای Maveric ایرباس دارای پیکربندی بال-بدنه ترکیبی است که ۲۰ درصد نسبت به هواپیماهای معمول مصرف سوخت پایین‌تری دارد. Flying-V دانشگاه فنی دلفت هلند هم یک بال پروازی بدون دم محسوب می‌شود و با طراحی V شکل خود، نسبت به ایرباس A350 با بدنه‌ی معمولی، ۲۰ درصد سوخت کمتری مصرف می‌کند زیرا سطح مقطع آن کمتر است و درنتیجه نیروی پسای کمتری دارد.

اینترنت پرسرعت در ارتفاع زیاد
 هواپیمای آزمایشی دویچه تلکام
Credit: Deutsche Telekom
در سال ۲۰۲۰ «دویچه تلکام» (Deutsche Telekom) به عنوان شرکت مادر «تی-موبایل» با استفاده از هواپیمای تحقیقاتی H3Grob G520NG ارتباط ۴G LTE را از ارتفاع ۱۵ کیلومتری فراهم کرد. این شرکت با همکاری شرکت «استراتوسفریک پلتفرمز» (Stratospheric Platforms) یک هواپیمای بدون سرنشین با پیل سوختی هیدروژنی را توسعه داد تا ارتباطات پهن‌باند را فراهم دهد. همچنین در ماه اکتبر (پاورتل) HAPSMobile محموله‌ی آزمایشی LTE خود را در پهپاد «سان‌گلایدر» (Sunglider) که با انرژی خورشیدی کار می‌کند، آزمایش کرد.

پیشرانه‌ی هیدروژنی
 هواپیمای شش نفره‌ی هیدروژنی شرکت ZeroAvia
Credit: ZeroAvia
پیشرانه‌ی هیدروژنی هواپیما در ۲۵ سپتامبر (۴ پاورتل) زمانی که «زیرواَویا» (ZeroAvia) نخستین پرواز خود را با یک هواپیمای شش نفره‌ی «پایپر» (Piper Malibu) که با پیل سوختی هیدروژنی مجهز شده بود، از کرنفیلد انگلستان انجام داد، یک گام به جلو برداشت.

در ماه اکتبر (پاورتل) هم ایرباس یک شرکت مشترک با شرکت «الینگ‌کلینگر» (ElringKlinger) که تأمین‌کننده‌ی پیل سوختی خودرو در آلمان است تأسیس کرد تا فناوری هواپیماهای کربن‌خنثی با سوخت هیدروژنی را توسعه دهد. هواپیماهایی که از طرح مفهومی آن‌ها هم رونمایی کرد. در سال ۲۰۲۰ همچنین اتحادیه‌ی اروپا از «استراتژی هیدروژن» رونمایی کرد که در آن چشم‌انداز حرکت صنعت به سمت انتشار صفر گازهای گلخانه‌ای تعریف شده است.

هواپیماهای الکتریکی
 هواپیمای هیبرید شرکت امپر (چپ) و ولت‌آئرو (راست)
Credit: Ampaire/Voltaero
تحول پیشرانه‌های هیبریدی-الکتریکی وسایل نقلیه‌ی هوایی در سال ۲۰۲۰ با پیشرفت‌های استارت‌آپ «آمپر» (Ampaire) آغاز شد. این شرکت در حال آماده‌سازی دومین نمونه‌ی اولیه از هواپیمای سه نفره‌ی خود با نام Electric EEL است تا بتواند پروازهای آزمایشی را در مسیرهای شرکت هواپیمایی منطقه‌ای Mokulele Airlines در هاوایی انجام دهد.

استارت‌آپ فرانسوی VoltAero هم یک هواگرد ۱۰ نفره با قدرت ۸۰۰ اسب بخار را به عنوان بزرگترین هواپیمای خانواده‌ی «کاسیو ۲» (Casio 2) خود به پرواز درآورد. هر دو سیستم برای کاهش مصرف سوخت، انتشار گازهای گلخانه‌ای و سروصدا، از موتور احتراقی در ترکیب با باتری‌ها و موتورهای الکتریکی استفاده می‌کنند.

پرواز پشت سر هم
 پرواز پشت سر هم دو هواپیما برای کاهش مصرف سوخت
Credit: Airbus
در سال ۲۰۲۰ دو فروند هواپیمای ایرباس A350 برای نشان دادن توانایی عملیاتی چیدمان هواپیماهای پشت سر هم به پرواز درآمدند. این چیدمان از طریق حرکت یک هواپیما در گردابه‌های نوک بال هواپیمای جلویی و بازیابی انرژی از هدر رفته از آن، مصرف سوخت را بین ۵ تا ۱۰ درصد کاهش می‌دهد. ادامه‌ی این آزمایش‌ها با همکاری خطوط هوایی و ارائه‌دهندگان خدمات ناوبری هوایی، برای گسترش به حریم هوایی اقیانوسیه در سال ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شده است.

عکس کاور: طرح مفهومی هواپیمای بال-بدنه ترکیبی ایرباس با سوخت هیدروژن؛ رویکرد حرکت به سمت هوانوردی کربن‌خنثی، از مهم‌ترین پیشرفت‌های فناوری هوایی سال ۲۰۲۰ بود.