تهدف المحركات النفاثة العملاقة إلى جعل طائراتنا أكثر اخضرارًا

تقول لورنا كارتر التي بدأت مؤخراً العمل في منشأة جديدة للبحث والتطوير في رولز رويس بالقرب من بريستول: “إنه على نطاق آخر من أي شيء رأيته من قبل”.

تعمل مع روبوتات عملاقة تضع آلاف شرائح شريط ألياف الكربون لتكوين أسطوانة يبلغ قطرها حوالي 3.7 متر (حوالي 12 قدمًا).

تشكل الأسطوانة الغلاف الخارجي لمحرك Rolls-Royce الجديد ، Ultrafan.

لا تزال قيد التطوير ، تقول رولز رويس إن طراز Ultrafan سيكون أكثر هدوءًا وأكثر كفاءة في استهلاك الوقود من أي شيء صنعه من قبل.

سيكون بالتأكيد أكبر.

وتقول السيدة كارتر: “المكون الذي نحاول صنعه هائل ونحن في طاقته ، إنه يمتد حقًا إلى حدود ما يمكننا القيام به”.

في منشأة بقيمة 25 مليون جنيه استرليني ، طورت رولز رويس أيضًا روبوتات يمكنها تصنيع شفرات المروحة من ألياف الكربون ، وهي عملية استغرقت أكثر من 10 سنوات للكمال.

يجب أن يؤدي صنع غلاف المروحة وشفراتها من ألياف الكربون إلى توفير وزن بنسبة 20٪ مقارنة بالمواد السابقة.

وهذا مهم لأن صناعة الطيران تتعرض لضغوط لتقليل تأثيرها على البيئة. تزداد كفاءة الطائرات ، لكن حركة الطيران تنمو بشكل أسرع.

تقدر رولز رويس أنه ستكون هناك حاجة إلى 37 ألف طائرة ركاب جديدة خلال العشرين عامًا القادمة.

المزيد من تكنولوجيا الأعمال

“لقد قطعنا شوطًا طويلًا ، ولكن التحدي يكمن في فصل نمو الانبعاثات عن نمو حركة المرور” ، كما يقول آلان نيوباي ، مدير برامج المستقبل في رولز رويس.

سيضم المحرك الجديد أيضًا علبة تروس ، مما يسمح بمروحة أكبر بكثير ، مما ينتج عنه محرك أكثر كفاءة.

إنه ابتكار يستخدم بالفعل على محرك أصغر من شركة برات آند ويتني ومقرها الولايات المتحدة ، PW1000G.

بينما تعمل Rolls-Royce وآخرون في صناعة الفضاء على أنظمة الدفع الكهربائية والهجينة للطائرات ، للطائرات ذات المسافات الطويلة ، في الوقت الحالي ، تعد المحركات النفاثة هي الخيار الوحيد.

بالنظر إلى أنها تقنية موجودة منذ الحرب العالمية الثانية ، ما مقدار الكفاءة التي يمكن استبعادها من المحرك النفاث؟

اقتبس الكثير ، وفقًا للبروفيسور بريكليس بيليدس ، رئيس قسم القوة والدفع في مركز هندسة الدفع بجامعة كرانفيلد.

يعمل قسمه في مشاريع الأبحاث مع شركات الطيران بما في ذلك Airbus و Rolls-Royce.

يقول: “أتوقع أن تستمر التحسينات”. يمكن أن تسهم جميع المواد الأفضل والأشكال الأكثر كفاءة والطلاء المحسّن في جعل المحركات أخف وزناً وأقوى.

ويشير أيضًا إلى أن المحركات الأخف تعني أن بنية الطائرة يمكن أن تكون أخف وزناً حيث إنها تحمل وزنًا أقل.

قد لا يبدو هذا النوع من التغييرات الإضافية كثيرًا ، ولكن في أعمال شركات الطيران يمكنها أن تحدث فرقًا كبيرًا.

يقول ريتشارد أبو العافية ، نائب رئيس قسم التحليل في مجموعة تيل: “التغييرات التطورية ، تبدو غير مبهرة – 10 ٪ هنا 12 ٪ هناك. لكن في مجال الطيران مع هوامش رقيقة للغاية ، هذا هو الفرق بين الحياة والموت”.

شركة واحدة في المملكة المتحدة تتطلع إلى تغيير خطوة في الدفع. تقوم شركة Reaction Engines بتطوير محرك صواريخ ، وهو Sabre ، لاستخدامه في الطائرات عالية السرعة وعلى متن المركبات الفضائية.

في نوع السرعات التي يستهدفها Reaction ، يمكن أن يصل الهواء الداخل إلى المحرك إلى درجات حرارة تبلغ 1000 درجة مئوية ، أي ما يعادل خمسة أضعاف سرعة الصوت.

ستدمر هذه الحرارة المحرك ، لذا طور Reaction نظام تبريد يمكنه تبريد الهواء الوارد في جزء صغير من الثانية.

يتكون مبرد ما يسمى مسبقًا من أنابيب مصغرة ، يقل سمكها عن 1 مم ، والتي يمكنها تبريد سائل التبريد تحت الضغط العالي من خلال النظام ، وتخفيض الحرارة بعيدًا.

يقول مارك توماس ، الرئيس التنفيذي لشركة Reaction Engines: “إن Sabre فريد من نوعه تمامًا ، ولا يوجد أي شخص آخر في العالم ، ونحن على دراية به ، وهو يقوم بتطوير محرك صاروخي يتنفس الهواء”.

“لدينا تكنولوجيا ما قبل التبريد … في فئة مختلفة عن أي شيء هناك. إنه أداء فائق ، وخفيف الوزن للغاية ، ومنمنم للغاية … إنه في دوري مختلف تمامًا.”

تخطط Reaction Engines للبدء في بناء محرك Sabre هذا العام واختباره في عام 2021.

يمكن أيضًا استخدام مبرد Reaction المسبق على محركات الطائرات التقليدية لجعلها أكثر كفاءة ، وهي فكرة يجري اختبارها باستخدام Rolls-Royce.

وفقًا للأستاذ Pericles ، ستستغرق 30 عامًا أخرى حتى نرى تغييراً جذريًا في طائرات الركاب.

بحلول ذلك الوقت يعتقد أنه سيكون هناك انتقال من التصميم الحالي ، والذي هو في الأساس أنبوب ، مع محركات معلقة أسفل الأجنحة ، إلى تصميم “الجناح المخلوط”.

بموجب هذا التصميم ، تعد الطائرة مجرد مجموعة واحدة من الأجنحة ، مع وجود محركات في الأعلى.

قد تكون هذه المحركات مدعومة بالهيدروجين ، والتي لديها القدرة على أن تكون وقودًا منخفض الانبعاثات.

“إن وقود الهيدروجين أمر لا مفر منه” ، كما يقول الأستاذ بيليدس. “إنه حل طويل الأجل لإزالة الكربون بالكامل عن الطيران.

ومع ذلك ، يقول أنصار البيئة يجب اتخاذ إجراء عاجل.

تقول جيني بيتس ، إحدى الناشطات في “أصدقاء الأرض”: “هناك دائمًا دور تلعبه التكنولوجيا في خفض الانبعاثات ، لكن حل أزمة المناخ شيء نحتاج إلى مواجهته الآن”.

“بدلاً من ذلك ، يجب أن تكون الأولوية في خفض الانبعاثات من خلال وجود عدد أقل من الطائرات في السماء. هذا جزء مهم لمنع المزيد من الانهيار المناخي.”

• متابعة محرر تقنية الأعمال بن موريس تويتر
• المزيد من تغطية هيئة الإذاعة البريطانية عن تغير المناخ في المسائل المتعلقة بالكوكب لدينا