جب الیکٹرک طیاروں کو آسمانوں میں لے جائے گا تو کیا ہوگا؟ انجینئرز میں وزن

جیسا کہ الیکٹرک کاروں اور ٹرکوں کو امریکہ کے ہائی ویز پر تیزی سے ظاہر ہوتا ہے، یہ سوال اٹھاتا ہے: تجارتی طور پر قابل اعتماد بجلی کی گاڑیاں کب آسمانوں تک پہنچتی ہیں؟ علاقائی جیٹوں اور طیاروں سمیت بجلی سے چلنے والے ہوائی جہازوں کی تعمیر کرنے کے لئے بہت مہذب کوششیں موجود ہیں جو طویل فاصلے کو دور کرسکتے ہیں. الیکٹریفیکشن ایک قسم کی ہوائی سفر کو چالو کرنے کے لئے شروع کر رہا ہے جو بہت سے امید کر رہا ہے، لیکن ابھی تک نہیں دیکھا ہے.

الیکٹرک طیارے کی تعمیر میں ایک اہم چیلنج شامل ہے کہ بورڈ پر توانائی کے ذریعہ کے وزن میں کسی قدر مقدار میں توانائی ذخیرہ کیا جاسکتا ہے. اگرچہ بہتر بیٹریاں جیٹ ایندھن سے وزن کے فی یونٹ 40 دفعہ کم توانائی ذخیرہ کرتی ہے، تحریک کو چلانے کے لئے ان کی توانائی کا ایک بڑا حصہ دستیاب ہے. بالآخر، ایک دیئے گئے وزن کے لئے، جیٹ ایندھن ریاست کے آرٹیکل لتیم آئن بیٹری کے مقابلے میں تقریبا 14 گنا زیادہ قابل استعمال توانائی پر مشتمل ہے.

یہ بھی دیکھیں: 2025 تک الیکٹرک، ہائڈروجن، زرو-اخراج طیارے سے ملیں

اس سے ہوا بازی کے لئے نسبتا بھاری بیٹری بناتا ہے. ایئر لائن کمپنیوں کو پہلے سے ہی سامان پر وزن لینے والی فیس کے بارے میں خدشہ ہے کہ وہ کتنا طیاروں کو لے جائیں. روڈ گاڑیاں بھاری بیٹریاں سنبھال سکتی ہیں، لیکن اسی طرح کے خدشات ہیں. ہمارے ریسرچ گروپ نے الیکٹرک پٹی ٹرک اور ٹریکٹر ٹریلر یا نیم ٹرک میں وزن توانائی کی تجارت کا تجزیہ کیا ہے.

الیکٹرک ٹرک سے فلائی گاڑیاں

ہم لیون آئن بیٹریاں میں ملوث بنیادی کیمیائی عمل کی تفصیلات کے ساتھ ساتھ گاڑی منتقل کرنے کی ضرورت توانائی کی ایک بہت درست وضاحت پر ہمارا تحقیق ہے. ہم نے محسوس کیا کہ آج کے ڈیزل سے چلنے والے افراد کی طرح برقی سیمی ٹرک ایک ہی چارج پر 500 میل تک سفر کرنے کے لئے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے جبکہ اس کے تمام مال کی سفروں میں تقریبا 93 فی صد سامان کی کارگو لے جا سکے.

بیٹریاں سستی حاصل کرنے سے پہلے اس سے پہلے اقتصادی معنوں کو امریکی ٹرکنگ بیڑے کو برقی طاقت تک تبدیل کرنے کے عمل کو شروع کرنے کی ضرورت ہوگی. ایسا لگتا ہے کہ ابتدائی 2020 کے دہائیوں تک.

فلائی گاڑیاں تھوڑی دیر تک ہیں، کیونکہ ان کی مختلف طاقت کی ضرورت ہے، خاص طور پر اتارنے اور لینڈنگ کے دوران.

ای - VTOL کیا ہے؟

مسافر طیاروں کے برعکس، چھوٹے بیٹری طاقتور ڈرونوں جو مختصر فاصلے پر ذاتی پیکجوں کو لے کر 400 فوٹوں سے نیچے پرواز کرتے ہیں، پہلے ہی استعمال میں آ رہے ہیں. لیکن لوگ اور سامان لے کر 10 گنا زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے.

ہم نے دیکھا کہ عمودی طور پر لے جانے والی ایک چھوٹی سی بیٹری سے چلنے والا طیارہ کتنا توانائی ہے اور لینڈنگ کرنا ہوگا. یہ عام طور پر ہیلی کاپٹر کی طرح شروع کرنے کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہے، پرواز کے دوران اپنے پروپیلرز یا پورے پنکھوں کو گھومنے کی طرف سے، زیادہ سے زیادہ ہوائی جہاز کے موڈ میں منتقل، پھر ہیلی کاپٹر موڈ لینڈنگ کے لئے منتقل کرنے کے لئے منتقل. وہ باہمی شہری علاقوں کو نیویگیشن کرنے کے لئے ایک موثر اور اقتصادی طریقہ ہوسکتی ہے، جس سے سڑکوں سے بچنے کے لۓ.

ای VTOL ہوائی جہاز کی توانائی کی ضروریات

ہمارے ریسرچ گروپ نے ایک کمپیوٹر ماڈل بنا دیا ہے جس میں ڈیزائن کی لائنوں کے ساتھ ہی ایک مسافر ای - VTOL کے لئے ضروری طاقت کا حساب ہوتا ہے. ایک ایسی مثال ہے جو ایک مسافر سمیت 1000 کلوگرام وزن ہے.

ہوائی جہاز کے موڈ میں چلنے والی سفر کا سب سے طویل حصہ، فی میل کم از کم توانائی کی ضرورت ہوتی ہے. ہمارے نمونے ای VTOL کی ضرورت ہوتی ہے ہر 400 سے 500 واٹ گھنٹے فی میل، توانائی کی ایک ہی رقم کے ارد گرد کی ضرورت ہو گی جس میں ایک بجلی کے اٹھاو ٹرک کی ضرورت ہو گی اور بجلی کے مسافر سیلان کے بارے میں دو بار توانائی کی کھپت.

تاہم، لے لو اور لینڈنگ زیادہ طاقت کی ضرورت ہے. آپ کے تجزیے کا اندازہ کتنا عرصہ تک ہے، ہمارا تجزیہ پیش گوئی اور لینڈنگ مل جائے گا جس میں فی الوقت 8،000 اور 10،000 واٹ گھنٹے فی سفر ہوتی ہے. یہ سب سے زیادہ کمپیکٹ برقی گاڑیوں میں دستیاب نصف توانائی ہے، جیسے نسان لیف.

پوری پرواز کے لئے، آج دستیاب بہترین بیٹریوں کے ساتھ، ہم نے شمار کیا کہ ایک مسافر ای-VTOL 20 میل یا اس سے کم افراد کو لے جانے کے لئے ڈیزائن کیا گیا تھا، فی میل فی گھنٹہ 800 سے 900 واٹ گھنٹے کی ضرورت ہوگی. یہ نیم نیم ٹرک کے طور پر توانائی کی تقریبا نصف رقم ہے، جو بہت مؤثر نہیں ہے: اگر آپ کو قریبی شہر کی دکان میں جلدی دورہ کرنے کی ضرورت ہے، تو آپ کو مکمل طور پر بھری ہوئی ٹریکٹر ٹریلر کی ٹیکسی میں امید نہیں ہوگی. وہاں حاصل.

جیسا کہ اگلے چند سالوں میں بیٹریاں بہتر بناتی ہیں، وہ اسی وزن کے وزن کے لئے تقریبا 50 فی صد زیادہ توانائی میں پیک کرسکتے ہیں. اس سے مختصر اور درمیانی رینج کے سفر کے لئے ایٹولس زیادہ قابل عمل بنانے میں مدد ملے گی. لیکن لوگوں کو واقعی ای-وٹولس کو باقاعدہ طور پر استعمال کرنے سے پہلے شروع ہونے سے قبل چند چیزوں کی ضرورت ہوتی ہے.

یہ صرف توانائی نہیں ہے

زمین کی گاڑیاں، سفر کی مفید رینج کا تعین کرنا کافی ہے - لیکن ہوائی جہاز اور ہیلی کاپٹروں کے لئے نہیں. ہوائی جہاز کے ڈیزائنرز کو بھی طاقت کی جانچ پڑتال کرنے کی ضرورت ہے - یا ذخیرہ شدہ توانائی دستیاب ہے. یہ ضروری ہے کیونکہ ایک جیٹ میں اتارنے یا ہیلی کاپٹر میں کشش ثقل کے خلاف دھکیلنے کی وجہ سے گاڑی یا ٹرک کے پہیوں کو تبدیل کرنے سے کہیں زیادہ طاقت ہوتی ہے.

لہذا، ای VTOL بیٹریاں بجلی کی سڑک کے گاڑیاں میں بیٹریاں کے مقابلے میں تقریبا 10 گنا تیز رفتار سے خارج ہونے کے قابل ہونا ضروری ہے. بیٹریاں زیادہ تیزی سے مادہ جب، وہ بہت گرمی حاصل کرتے ہیں. جیسے ہی آپ کے لیپ ٹاپ فین کو تیز رفتار تک پھیلتا ہے جب آپ کھیل کھیلنے اور ایک بڑی فائل کو ڈاؤن لوڈ کرتے ہوئے ٹی وی شو کو چلانے کی کوشش کرتے ہیں، جب ایک گاڑی کی بیٹری پیک کو زیادہ طاقت پیدا کرنے کے لئے کہا جاتا ہے تو ایک گاڑی کی بیٹری پیک کو تیز ہوجاتا ہے.

روڈ گاڑیاں 'بیٹریاں ڈرائیونگ کے دوران تقریبا زیادہ گرمی نہیں کرتے ہیں، لہذا وہ ہوائی ٹھنڈے یا سادہ ٹھنڈا کے ساتھ ٹھنڈے جا سکتے ہیں. تاہم، ای ایٹول ٹیک ٹیکسی لے جانے پر ایک بہت زیادہ گرمی پیدا کرے گا جس میں ٹھنڈا ہونے کا ایک لمحہ وقت لگے گا اور مختصر دورے پر اترنے پر دوبارہ گرمی کرنے سے قبل مکمل طور پر ٹھنڈا نہیں ہوسکتا. بیٹری پیک سائز سے تعلق رکھنے والے، اسی فاصلے پر سفر کرتے ہوئے، لیپ ٹاپ اور لینڈنگ کے دوران ای-وٹول بیٹری کے ذریعہ گرمی کی مقدار پیدا ہونے والے بجلی کی کاریں اور نیم ٹرکوں سے کہیں زیادہ ہے.

یہ بھی ملاحظہ کریں: ٹیسلا سی ای او ایلون مسک کی تفصیلات جو آرگن پوڈ کاسٹ پر الیکٹرک طیارے کے لئے آڈیو

اس اضافی گرمی کو ای-وٹول بیٹریاں 'مفید زندگیوں کو قابو پائے گا، اور ممکنہ طور پر انہیں آگ لگانے کے لئے زیادہ حساس بنائے گی. وشوسنییتا اور حفاظت دونوں کی حفاظت کے لئے، الیکٹرک طیارے کو خصوصی کولنگ سسٹم کی ضرورت ہوگی - جو زیادہ توانائی اور وزن کی ضرورت ہوگی.

یہ برقی سڑک کے گاڑیاں اور بجلی کے طیاروں کے درمیان ایک اہم فرق ہے: ٹرکوں اور گاڑیوں کے ڈیزائنرز کو کسی بھی طاقتور پیداوار یا ان کی کولنگ کے نظام کو بہتر بنانے کی کوئی ضرورت نہیں ہے، کیونکہ اس کی کارکردگی کے بغیر قیمت میں اضافے کا اضافہ ہوگا. صرف مخصوص ریسرچ الیکٹرک جہاز کے لئے ان اہم پیش رفتوں کو مل جائے گا.

ہمارے اگلے تحقیق کا موضوع ایٹیلٹیٹر بیٹری اور کولنگ سسٹم کی ضروریات کو بہتر بنانے کے لۓ جاری رکھے گا تاکہ مفید رینج اور لے لو اور لینڈنگ کے لئے کافی طاقت فراہم کرے.

یہ مضمون ابتدائی طور پر وینکات ویسٹوانھن، ششکان سدراد، اور وليم لیف فریڈیرکس کی طرف سے بات چیت پر شائع کیا گیا تھا. یہاں اصل مضمون پڑھیں.