توضیح تصویر: ارائه هنری از یک تِیک-آف و فرود عمودی الکتریکی تاکسی گشت زننده از میان یک مرکز شهری. اعتبار: دیو برنر / دانشکده محیط زیست و پایداری دانشگاه میشیگان
در سریال تلویزیونی انیمیشنی دهه 1960، خانواده جتسونز، جرج جتسون با ماشین پرنده اش که به اندازه اعضای خانواده اش بود به محل کارش می رفت و این ماشین به طور معجزه آسایی در پایان سفر تبدیل می شد به یک کیف دستی.
مطالعه جدیدی از اثرات پایداری زیست محیطی خودروهای پروازی، که به طور رسمی به عنوان هواپیمای عمود پرواز و عمود فرود الکتریکی (VTOL) شناخته می شوند، نشان می دهد که آنها برای رفت و آمدهای کوتاه به سبک جتسون مناسب نیستند. VTOLها که راحتی تیک-آف و فرود عمودی‌ای مانند یک هلیکوپتر را با پرواز آیرودینامیکِ کارآمدِ هواپیما ترکیب می کنند می توانند نقش خیلی مناسبی در تحرک پایدار برای سفرهای طولانی تر داشته باشند. با این حال، بر اساس مطالعه انجام شده و برنامه ریزی شده برای انتشار 9 آوریل در مجله نیچر، VTOLها که راحتی تیک-آف و فرود عمودی‌ای مانند یک هلیکوپتر را با پرواز آیرودینامیکِ کارآمدِ هواپیما ترکیب می کنند می توانند نقش خیلی مناسبی در تحرک پایدار برای سفرهای طولانی تر داشته باشند. چندین شرکت در سراسر جهان نمونه های اولیه VTOL را دارند توسعه می‌دهند.
بر طبق گفته نویسندگانِ این مطالعه از مرکز سیستم های پایدار دانشگاه میشیگان و شرکت فورد موتور، با توجه به مطالعات انجام شده، در برخی از شهرهای پرجمعیت و یا در مناطقی که محدودیت های جغرافیایی به عنوان بخشی از خدمات تاکسی سهمیه ای وجود دارد، استفاده از خودروهای پروازی به ویژه ارزشمند است.
گرگوری Keoleian، نویسنده ارشد مطالعه و مدیر مرکز سیستم های پایدار برای محیط زیست و پایداری در مدرسه UM، گفت: "برای من بسیار شگفت آور بود که دیدم VTOLها در زمینه های معینی از مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای در شرایط رقابتی قرار دارند."
وی گفت: "VTOLها با ظرفیت مسافر تمام می توانند مسافرت هایی مثلاً از سان فرانسیسکو به سن خوزه یا از دیترویت به کلیولند را بهتر از خودرو های زمینی انجام دهند."
مطالعه U-M-Ford، اولین ارزیابی جامع پایداری VTOLها، نگاهی دارد به مصرف انرژی، انتشار گازهای گلخانه ای و صرفه جویی در وقت VTOLها در مقایسه با اتومبیل های زمینی. با وجودی که VTOLها در حین پرواز انتشاری ندارند، باتری آنها نیاز به برق تولید شده در نیروگاه ها دارد. VTOLها بیشتر در سفرهای طولانی، زمانی که فاز کروز غلبه دارد، از لحاظ مصرف انرژی کارآمد هستند محققان دریافتند که برای سفر 100 کیلومتری (62 مایلی)، یک VTOL کاملا بارگیری شده با یک خلبان و سه مسافر دارای انتشار گازهای گلخانه ای پایین تری نسبت به خودروهای مبتنی بر زمین با میانگین ظرفیت مسافر 1.54 نفر بود. انتشارهای وابسته به VTOLها 52 درصد پایین تر از مورد مربوط به خودروهای بنزینی و 6 درصد پایین تر از مورد مربوط به وسایل نقلیه باتری - الکتریکی بود.
اکشات کاسلیوال، نخستین نویسنده این مطالعه و دانشجوی فارغ التحصیل مدرسه U-M در زمینه محیط زیست و پایداری، گفت که این یافته ها می توانند به هدایت پایداری یک سیستم تحرک پذیر قبل از تجاری سازی آن کمک کنند.
کاسلیوال گفت: "با استفاده از این VTOLها، فرصتی برای همترازی دو سویه و موارد کاری وجود دارد." "نه تنها ظرفیت بیشتر مسافر با رعایت موضوع انتشار گازهای گاخانه ای دارد، بلکه همچنین به اقتصاد خودروهای پروازی کمک می کند. علاوه بر این، مصرف کنندگان با توجه به صرفه جویی در وقت تشویق به انجام مسافرت می شوند."
در دهه های آتی، بخش حمل و نقل جهانی با چالش مواجهه با تقاضای روزافزون برای تحرک مناسب مسافران و کاهش ازدحام، بهبود ایمنی و کاهش تغییرات آب و هوایی روبرو است.
وسایل نقلیه الکتریکی و رانندگی اتوماتیک ممکن است به برخی از این اهداف کمک کنند اما با ازدحام در جاده های زمینی محدود می شوند. VTOLها می تواند به طور بالقوه بر برخی از این محدودیت ها با فعال کردن خدمات تاکسی و یا سایر خدمات مسافرتی هوایی شهری و منطقه ای غلبه کنند.
چندین کمپانی هوافضایی و شرکت استارت-آپی، برای مثال ایرباس، بوئینگ، جابی اوییشن و لیتیوم، و سازمان هایی مانند ناسا نمونه های VTOL را توسعه داده اند. یکی از مزایای مهم این هواپیما، استفاده از موتور نیروی الکتریکی، یا DEP، است که شامل استفاده از چندین موتور کوچک و موتور الکتریکی می شود.
محققان U-M و Ford از اطلاعات این منابع و دیگران که در دسترس عموم است استفاده می کنند تا یک مدل مبتنی بر علم فیزیک ایجاد کنند که مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای را برای VTOL های الکتریکی محاسبه کند.
نواف فوربوش، همکار نویسنده و دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشکده مهندسی عمران کالج مهندسی UM، گفت: "مدل ما نشان دهنده روند کلی در فضای VTOL است و از پارامترهای مطالعاتی متعدد و طرح های هواپیما برای تعیین وزن، نسبت ارتفاع به کشش و انرژی خاص باتری استفاده می کند."
فوربوش که همچنین عضو تیم فوتبال U-M است گفت: "علاوه بر این، ما تجزیه و تحلیل حساسیت را انجام دادیم تا محدوده این پارامترها را در کنار سایر عوامل مانند شدت کربن شبکه و سرعت باد بررسی کنیم."
محققان استفاده از انرژی اولیه و انتشار گازهای گلخانه ای را در طی پنج فاز پرواز VTOL مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند: تیک-آفِ درجا، صعود، کروز، کم کردن ارتفاع، و فرود. این هواپیما در طول برخاستن و صعود از انرژی زیاد استفاده می کند، اما در طی مرحله کروز نسبتا کارآمد است و با سرعت 150 مایل در ساعت حرکت می کند. به عنوان یک نتیجه، VTOLها بیشتر در سفرهای طولانی، زمانی که فاز کروز غلبه دارد، از لحاظ مصرف انرژی کارآمد هستند. انتظار می رود که الکتریکی کردن هواپیما به طور کلی صنعت هوافضا را در آینده نزدیک تغییر دهد. اما برای سفرهای کوتاهتر - چیزی کمتر از 35 کیلومتر (22 مایل) – خودروهای تک نفره دارای موتورهای احتراق داخلی کمتر از انرژی استفاده می کنند و تولید گازهای گلخانه ای کمتری را نسبت به VTOL های تک نفره دارند. این یک نکته مهم است چرا که میانگین وسایل حمل و نقل زمینی تنها 17 کیلومتر (11 مایل) است.
جیم گاورون، دانشجوی کارشناسی ارشد در مدرسه محیط زیست UM و پایداری و مدرسه کسب و کار راس، گفت: "در نتیجه، سفرها در جاییکه VTOL ها پایدارتر از خودروهای بنزینی هستند تنها کسر کوچکی از کل مایل سالانه مسافرتی خودروهای زمینی را تشکیل می دهد." "در نتیجه، این امر، VTOLها را در سهم و نقش آنها در یک سیستم تحرک پایدار محدود می کند."
جای تعجب نیست که VTOL سفر پایه 100 کیلومتری را سریعتر از وسایل نقلیه روی زمین انجام داد. مسیر پرواز نقطه به نقطه VTOL، همراه با سرعت های بالا، موجب صرفه جویی در زمان در حدود 80 درصد نسبت به وسایل نقلیه روی زمین می‌شود.
فوربوش گفت: "به طور کلی، انتظار می رود که الکتریکی کردن هواپیما به طور کلی صنعت هوافضا را در آینده نزدیک تغییر دهد."
نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می سازند که بسیاری از سؤالات دیگر باید برای ارزیابی قابلیت اطمینان VTOL ها، از جمله هزینه، نویز و پذیرش اجتماعی و مصرف کننده، مورد توجه قرار گیرد.
منبع: سایت TechXpllore
در سریال تلویزیونی انیمیشنی دهه 1960، خانواده جتسونز، جرج جتسون با ماشین پرنده اش که به اندازه اعضای خانواده اش بود به محل کارش می رفت و این ماشین به طور معجزه آسایی در پایان سفر تبدیل می شد به یک کیف دستی.
مطالعه جدیدی از اثرات پایداری زیست محیطی خودروهای پروازی، که به طور رسمی به عنوان هواپیمای عمود پرواز و عمود فرود الکتریکی (VTOL) شناخته می شوند، نشان می دهد که آنها برای رفت و آمدهای کوتاه به سبک جتسون مناسب نیستند. VTOLها که راحتی تیک-آف و فرود عمودی‌ای مانند یک هلیکوپتر را با پرواز آیرودینامیکِ کارآمدِ هواپیما ترکیب می کنند می توانند نقش خیلی مناسبی در تحرک پایدار برای سفرهای طولانی تر داشته باشند. با این حال، بر اساس مطالعه انجام شده و برنامه ریزی شده برای انتشار 9 آوریل در مجله نیچر، VTOLها که راحتی تیک-آف و فرود عمودی‌ای مانند یک هلیکوپتر را با پرواز آیرودینامیکِ کارآمدِ هواپیما ترکیب می کنند می توانند نقش خیلی مناسبی در تحرک پایدار برای سفرهای طولانی تر داشته باشند. چندین شرکت در سراسر جهان نمونه های اولیه VTOL را دارند توسعه می‌دهند.
بر طبق گفته نویسندگانِ این مطالعه از مرکز سیستم های پایدار دانشگاه میشیگان و شرکت فورد موتور، با توجه به مطالعات انجام شده، در برخی از شهرهای پرجمعیت و یا در مناطقی که محدودیت های جغرافیایی به عنوان بخشی از خدمات تاکسی سهمیه ای وجود دارد، استفاده از خودروهای پروازی به ویژه ارزشمند است.
گرگوری Keoleian، نویسنده ارشد مطالعه و مدیر مرکز سیستم های پایدار برای محیط زیست و پایداری در مدرسه UM، گفت: "برای من بسیار شگفت آور بود که دیدم VTOLها در زمینه های معینی از مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای در شرایط رقابتی قرار دارند."
وی گفت: "VTOLها با ظرفیت مسافر تمام می توانند مسافرت هایی مثلاً از سان فرانسیسکو به سن خوزه یا از دیترویت به کلیولند را بهتر از خودرو های زمینی انجام دهند."
مطالعه U-M-Ford، اولین ارزیابی جامع پایداری VTOLها، نگاهی دارد به مصرف انرژی، انتشار گازهای گلخانه ای و صرفه جویی در وقت VTOLها در مقایسه با اتومبیل های زمینی. با وجودی که VTOLها در حین پرواز انتشاری ندارند، باتری آنها نیاز به برق تولید شده در نیروگاه ها دارد. VTOLها بیشتر در سفرهای طولانی، زمانی که فاز کروز غلبه دارد، از لحاظ مصرف انرژی کارآمد هستند محققان دریافتند که برای سفر 100 کیلومتری (62 مایلی)، یک VTOL کاملا بارگیری شده با یک خلبان و سه مسافر دارای انتشار گازهای گلخانه ای پایین تری نسبت به خودروهای مبتنی بر زمین با میانگین ظرفیت مسافر 1.54 نفر بود. انتشارهای وابسته به VTOLها 52 درصد پایین تر از مورد مربوط به خودروهای بنزینی و 6 درصد پایین تر از مورد مربوط به وسایل نقلیه باتری - الکتریکی بود.
اکشات کاسلیوال، نخستین نویسنده این مطالعه و دانشجوی فارغ التحصیل مدرسه U-M در زمینه محیط زیست و پایداری، گفت که این یافته ها می توانند به هدایت پایداری یک سیستم تحرک پذیر قبل از تجاری سازی آن کمک کنند.
کاسلیوال گفت: "با استفاده از این VTOLها، فرصتی برای همترازی دو سویه و موارد کاری وجود دارد." "نه تنها ظرفیت بیشتر مسافر با رعایت موضوع انتشار گازهای گاخانه ای دارد، بلکه همچنین به اقتصاد خودروهای پروازی کمک می کند. علاوه بر این، مصرف کنندگان با توجه به صرفه جویی در وقت تشویق به انجام مسافرت می شوند."
در دهه های آتی، بخش حمل و نقل جهانی با چالش مواجهه با تقاضای روزافزون برای تحرک مناسب مسافران و کاهش ازدحام، بهبود ایمنی و کاهش تغییرات آب و هوایی روبرو است.
وسایل نقلیه الکتریکی و رانندگی اتوماتیک ممکن است به برخی از این اهداف کمک کنند اما با ازدحام در جاده های زمینی محدود می شوند. VTOLها می تواند به طور بالقوه بر برخی از این محدودیت ها با فعال کردن خدمات تاکسی و یا سایر خدمات مسافرتی هوایی شهری و منطقه ای غلبه کنند.
چندین کمپانی هوافضایی و شرکت استارت-آپی، برای مثال ایرباس، بوئینگ، جابی اوییشن و لیتیوم، و سازمان هایی مانند ناسا نمونه های VTOL را توسعه داده اند. یکی از مزایای مهم این هواپیما، استفاده از موتور نیروی الکتریکی، یا DEP، است که شامل استفاده از چندین موتور کوچک و موتور الکتریکی می شود.
محققان U-M و Ford از اطلاعات این منابع و دیگران که در دسترس عموم است استفاده می کنند تا یک مدل مبتنی بر علم فیزیک ایجاد کنند که مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای را برای VTOL های الکتریکی محاسبه کند.
نواف فوربوش، همکار نویسنده و دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشکده مهندسی عمران کالج مهندسی UM، گفت: "مدل ما نشان دهنده روند کلی در فضای VTOL است و از پارامترهای مطالعاتی متعدد و طرح های هواپیما برای تعیین وزن، نسبت ارتفاع به کشش و انرژی خاص باتری استفاده می کند."
فوربوش که همچنین عضو تیم فوتبال U-M است گفت: "علاوه بر این، ما تجزیه و تحلیل حساسیت را انجام دادیم تا محدوده این پارامترها را در کنار سایر عوامل مانند شدت کربن شبکه و سرعت باد بررسی کنیم."
محققان استفاده از انرژی اولیه و انتشار گازهای گلخانه ای را در طی پنج فاز پرواز VTOL مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند: تیک-آفِ درجا، صعود، کروز، کم کردن ارتفاع، و فرود. این هواپیما در طول برخاستن و صعود از انرژی زیاد استفاده می کند، اما در طی مرحله کروز نسبتا کارآمد است و با سرعت 150 مایل در ساعت حرکت می کند. به عنوان یک نتیجه، VTOLها بیشتر در سفرهای طولانی، زمانی که فاز کروز غلبه دارد، از لحاظ مصرف انرژی کارآمد هستند. انتظار می رود که الکتریکی کردن هواپیما به طور کلی صنعت هوافضا را در آینده نزدیک تغییر دهد. اما برای سفرهای کوتاهتر - چیزی کمتر از 35 کیلومتر (22 مایل) – خودروهای تک نفره دارای موتورهای احتراق داخلی کمتر از انرژی استفاده می کنند و تولید گازهای گلخانه ای کمتری را نسبت به VTOL های تک نفره دارند. این یک نکته مهم است چرا که میانگین وسایل حمل و نقل زمینی تنها 17 کیلومتر (11 مایل) است.
جیم گاورون، دانشجوی کارشناسی ارشد در مدرسه محیط زیست UM و پایداری و مدرسه کسب و کار راس، گفت: "در نتیجه، سفرها در جاییکه VTOL ها پایدارتر از خودروهای بنزینی هستند تنها کسر کوچکی از کل مایل سالانه مسافرتی خودروهای زمینی را تشکیل می دهد." "در نتیجه، این امر، VTOLها را در سهم و نقش آنها در یک سیستم تحرک پایدار محدود می کند."
جای تعجب نیست که VTOL سفر پایه 100 کیلومتری را سریعتر از وسایل نقلیه روی زمین انجام داد. مسیر پرواز نقطه به نقطه VTOL، همراه با سرعت های بالا، موجب صرفه جویی در زمان در حدود 80 درصد نسبت به وسایل نقلیه روی زمین می‌شود.
فوربوش گفت: "به طور کلی، انتظار می رود که الکتریکی کردن هواپیما به طور کلی صنعت هوافضا را در آینده نزدیک تغییر دهد."
نویسندگان این مطالعه خاطرنشان می سازند که بسیاری از سؤالات دیگر باید برای ارزیابی قابلیت اطمینان VTOL ها، از جمله هزینه، نویز و پذیرش اجتماعی و مصرف کننده، مورد توجه قرار گیرد.
منبع: سایت TechXpllore
