أول محرك طائرات يعمل بالهيدروجين بنسبة 100%
إنجاز غير مسبوق
دينا قدري
تمكَّن باحثون في المملكة المتحدة من تصميم أول محرك طائرات يعمل بالهيدروجين بالكامل، في إنجاز غير مسبوق بقطاع الطيران عالميًا.
ووفق بيان صحفي حصلت عليه منصة الطاقة المتخصصة، أكمل الباحثون من جامعة سوانزي برنامجًا دوليًا استمر 4 سنوات، بقيادة شركتي رولز رويس (Rolls-Royce) وإيزي جيت (Easy Jet)، لإثبات جدوى الهيدروجين بوصفه وقود طيران.
وتُوِّج البرنامج بإنجازٍ عالمي رائد يتمثل في محرك طائرات حديث يعمل بالهيدروجين بنسبة 100% وبكامل طاقته عند الإقلاع.
ويُنظر إلى هذا الإنجاز بوصفه خطوة مهمة في الجهود المبذولة لتطوير تقنيات طيران منخفضة الكربون، ودليلًا على أن الهيدروجين يمكنه إحداث نقلة نوعية في مستقبل الطيران الخالي من الكربون.
أول محرك طائرات يعمل بالهيدروجين
يأتي إنجاز أول محرك طائرات يعمل بالهيدروجين بالكامل في الوقت الذي ينظر فيه الكثيرون إلى هذا الوقود بوصفه أحد السبل الممكنة لخفض انبعاثات الكربون بقطاع الطيران، على الرغم من وجود تحديات تقنية وبنية تحتية كبيرة ما تزال قائمة قبل استعماله على نطاق تجاري.
وخلال هذا البرنامج، قدّمت جامعة سوانزي بياناتٍ بالغة الأهمية حول المواد لدعم تطوير التوربينات الغازية التي تعمل بالهيدروجين، بصفتها شريكًا أساسيًا في مبادرة تقنيات أنظمة المحركات التي تعمل بالهيدروجين (HYEST) المُموّلة من قِبل هيئة البحث والابتكار في المملكة المتحدة (UKRI).
وفي إطار المشروع، أنشأ معهد سوانزي للمواد الهيكلية (ISM) إمكانات جديدة عالمية المستوى لاختبار المواد الميكانيكية في مجالين لم يسبق لفريق البحث استكشافهما:
- درجات حرارة منخفضة للغاية
- بيئات الهيدروجين عالية الضغط
وطُوِّرَت هذه المرافق من خلال تعاون وثيق بين معهد سوانزي للمواد الهيكلية ومعهد الصلب والمعادن التابع للجامعة (SAMI).
وتتيح هذه الإمكانات الجديدة للباحثين محاكاة الظروف القاسية التي يجب أن تتحملها المحركات التي تعمل بالهيدروجين؛ ما يوفر بيانات أساسية لتصميم محركات آمنة وفاعلة.
وقال مدير معهد المواد الهيكلية ومركز رولز رويس الجامعي للتكنولوجيا (UTC) في مجال المواد بجامعة سوانزي، البروفيسور مارك ويتاكر: "لقد أسهمت علاقتنا الوثيقة مع شركة رولز رويس في توفير بيئةٍ تُتيح إجراء توصيف ميكانيكي على نطاق المختبر؛ ما يُسهم مباشرةً في فهم سلوك المواد بمحرك يعمل بوقود الهيدروجين".
ويُشكّل إسهام فريق سوانزي جزءًا حيويًا من الجهود الصناعية الأوسع نطاقًا لتسريع الانتقال إلى تقنيات الطيران الخالية من الكربون.
وقالت أخصائية المواد في رولز رويس، لويز غيل: "يمثّل برنامج الاختبار في مركز ستينيس للفضاء التابع لوكالة ناسا تتويجًا لبرنامج عالمي شامل يهدف إلى إثبات قدرة الهيدروجين على توفير الطاقة لمحركات الطائرات بكفاءة وأمان.. لقد اتّبع برنامج رولز رويس نهجًا تدريجيًا قائمًا على التقنية لإثبات التقنيات الأساسية، بما في ذلك المواد".
وأضافت: "كان اختيار سوانزي شريكًا لبرنامج مبادرة تقنيات أنظمة محركات الهيدروجين خيارًا بدهيًا؛ استنادًا إلى علاقتنا المتينة التي تطورت من خلال العديد من عمليات التعاون الناجحة السابقة في مجال اختبار المواد وتوصيفها".
كما قالت: "يتطلب تطوير محركات تعمل بوقود الهيدروجين قدرةً جديدةً لاختبار المواد للتحقق من سلوكها في بيئات الهيدروجين.. لقد مكّنتنا قدرة الاختبار التي طورتها سوانزي من توليد بيانات أساسية عن المواد لدعم تصميم المكونات وتقييمات السلامة".
إنجاز بمجال الطائرات التي تعمل بالهيدروجين
أسهم علماء هيئة الصحة والسلامة البريطانية (HSE) بتحقيق هذا الإنجاز المهم في مجال الطائرات التي تعمل بالهيدروجين، بالتعاون مع شركة رولز رويس، بعد نجاح اختبار أول محرك نفّاث يصل إلى كامل طاقته عند الإقلاع باستعمال الهيدروجين بنسبة 100%.
ووفق التفاصيل التي اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة، كان هذا المشروع جزءًا من برنامج رائد عالميًا لأبحاث الطيران بالهيدروجين لصالح شركة رولز رويس، ما يُبرهن كيف تُسهم الخبرة التنظيمية البريطانية القائمة على العلم في إطلاق التقنيات اللازمة لتحقيق طيران خالٍ من الانبعاثات.
وعمل فريق متخصص من علماء هيئة الصحة والسلامة بمركزها العلمي والبحثي المتطور في بوكستون مع شركة رولز رويس لتصميم وتصنيع وتركيب بنية تحتية عالية التدفق والضغط للتحكم في إمداد غاز الهيدروجين ومراقبته.
وتُوّج البرنامج باختبار المحرك (GH2)، وهو أول عمل من نوعه يُجرى في العالم، بحسب ما جاء في بيان أصدرته هيئة الصحة والسلامة.
وأجرى الباحثون تقييماتٍ تفصيليةً لسلامة تصميم الاختبار، مستندين إلى خبرةٍ عمليةٍ واسعةٍ بالعمل مع أنظمة الهيدروجين في بيئاتٍ قاسية.
وإلى جانب إثبات احتراق الهيدروجين، صُمِّم البرنامج لتقييم سلوك الهيدروجين داخل توربين غازي حديث للطائرات في ظلّ نطاقٍ واسعٍ من ظروف التشغيل.
وشملت حملة الاختبارات تقييماتٍ شاملة لدورة طيران كاملة، بالإضافة إلى سيناريوهات الأعطال؛ ما ساعد المهندسين في فهم التحديات والفرص المرتبطة بالطيران الذي يعمل بالهيدروجين بشكل أفضل.
موضوعات متعلقة..
- اختبار أول محرك يعمل بالهيدروجين في العالم للسفن الكبيرة
- هل يحقق وقود الهيدروجين تطلعات قطاع الطيران إلى خفض الانبعاثات؟ (تقرير)
- وقود الطيران المستدام خيار رولز رويس للطائرات الكبيرة بدلًا من الهيدروجين
نرشّح لكم..
- ملف خاص عن مستجدات أسواق الغاز المسال العربية والعالمية
- ملف خاص عن الطاقة الشمسية في الدول العربية
- ملف خاص عن مصافي النفط في الدول العربية
المصادر:
- محرك طائرات يعمل بالهيدروجين بالكامل يحقق أول إنجاز عالمي، من موقع جامعة سوانزي
- تفاصيل إنجاز أول محرك يعمل بالهيدروجين بالكامل، من موقع هيئة الصحة والسلامة
