מגזין הטכניון | סתיו 2021

50 18 אווירונוטיקה מ פרופ’ בני צ’וקורל https://bit.ly/3yx6vP4 למאמר: נוע זעיר חדשני שפותח בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל יגדיל במאות אחוזים את טווח הטיסה של רחפנים ומטוסים זעירים ללא טייס. המנוע, שהוגש לרישום כפטנט, צפוי לחולל שינוי דרמטי שישפיע על ענפים שונים כגון משלוחים, בידור, חילוץ והצלה. המנוע מתאים לכלי טיס בלתי מאוישים שמשקלם עד שישה קילוגרמים. השנה שעברה, שנת הקורונה, האיצה את כניסתם של רחפנים לחיינו - בשינוע מזון, תרופות ומנות דם ובמשלוח מוצרי צריכה בטווחי זמן קצרים. השימוש ברחפנים, במזל”טים ובמל”טים קטנים כרוך בשורה של אתגרים טכנולוגיים, ואחד העיקריים שבהם הוא טווח הטיסה. כלי טיס קטנים אלה מונעים כיום באנרגיה חשמלית מסוללות ליתיום - מגבלה המקצרת את משך הטיסה לעשרות דקות בלבד ובכך מפחיתה את יעילותו של הרחפן. כדי לפתור בעיה זאת נעשה בעשורים האחרונים מאמץ מתמשך למזער תצורות קיימות של מנועי טורבינת גז - מנועים מבוססי דלק המוכרים כ”מנועי סילון”. אלא שהקטנת המנועים משפיעה על תכונות רבות ובהן יציבות המערכת, טמפרטורה כללית, מעבר חום ותנועת הגז בתא הבעירה. פיתוח חדש הצפוי להוביל לשינוי משמעותי בתחום זה מגיע מהמעבדה לטורבו-מכונות ומעבר חום בראשות פרופ’ בני צ’וקורל מהפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל במקום הקטנת מנועים קיימים פיתחו החוקרים מנוע חדש לגמרי המבוסס על האווירודינמיקה הייחודית של התנהגות גז בחללים קטנים. מנוע זה מתגבר על מגבלות החומר ועל מגבלות הרכיבים השונים במנועים הקיימים. השינוי ניכר גם במבנה החדשני של המנוע, השונה מאוד מהתבנית המוכרת של מנועי טורבינת גז. לראשונה בהיסטוריה מיוצרים כל הרכיבים המסתובבים במנוע כיחידה אחת בהדפסת תלת-ממד. סנטימטרים, המייצר 5- התוצאה היא כאמור מנוע בגודל של כ גרם, והוא יונע בדלק 200- וואט. משקל המנוע כ 300 הספק של גרם, כך שהמערכת כולה תשקול פחות 700 במשקל כולל של מקילוגרם אחד. צפיפות האנרגיה (אנרגיה ליחידת משקל) שהמנוע הזעיר מפיק גדולה פי חמישה מסוללות המשמשות כיום 30־ בכלי טיס זעירים, מה שיאפשר הארכה של משך הטיסה מכ דקות לשעתיים וחצי. לדברי פרופ’ צ’וקורל, “בשלוש השנים של פיתוח המנוע שיפרנו לא רק את ביצועיו של כל אחד מהרכיבים בנפרד אלא גם את ביצועי המנוע כמכלול שלם. לכן כעת, אחרי שהשלמנו ניסויים ברכיבים הנפרדים, אנחנו מעריכים שגם הניסוי במערכת השלמה יצליח ויקדם אותנו לקראת אפשרות של ייצור מסחרי. השאיפה שלנו היא להתאים את המנוע לדיזל, שהוא דלק זול, זמין ויציב מאוד. שווי מיליארד 13.6- השוק הרלוונטי, ביישומים אזרחיים בלבד, נאמד בכ דולר רק ממכירות המנועים, והוא כמובן גדל פי כמה כשמדובר בכלי טיס שלמים.” בשלב המחקרי של פיתוח המנוע משתתפים לוקאס באדום ופבל קובליוב. לוקאס עוסק בתכן ואופטימיזציה של רכיבי המנוע השונים במסגרת לימודי דוקטורט, ופבל מפתח את תא הבעירה המיוחד של המנוע ומתאים אותו לדלק נוזלי במסגרת לימודי התואר השני. הטורבינה (משמאל) ותא הבעירה שהודפסו בטכניון