Pin nhiên liệu hydro có thể cung cấp năng lượng cho các chuyến bay vận chuyển nội tạng
Mikaël Cardinal, phó chủ tịch quản lý chương trình và hệ thống cung cấp nội tạng tại United Therapeutics, và David Smith, chủ tịch kiêm giám đốc điều hành của Robinson Helicopter Company, bắt tay nhau trước một chiếc Robinson R66.
Unither Bioelectronics đang hợp tác với Robinson Helicopter để phát triển các biến thể chạy bằng hydro của trực thăng R44 và R66 của công ty. Robinson đã đồng ý hợp tác với Unither để phát triển các chứng chỉ loại bổ sung cho các trực thăng đã được cải tiến tại Hoa Kỳ và Canada, đóng góp chuyên môn về kỹ thuật và quản lý của mình cho dự án. Là công ty con của United Therapeutics—một công ty công nghệ sinh học và tập đoàn phúc lợi công cộng chuyên về công nghệ cấy ghép nội tạng—Unither Bioelectronics đặt mục tiêu mở ra thế hệ tiếp theo của các hệ thống vận chuyển nội tạng trên không với công nghệ bay tự động và không phát thải.
United Therapeutics đã phát triển trực thăng Robinson chạy hoàn toàn bằng điện, chạy bằng pin từ năm 2016, hợp tác với Tier 1 Engineering để chuyển đổi R44 bằng các đơn vị đẩy điện do MagniX cung cấp. Các đối tác đã thử nghiệm bay ba thế hệ nguyên mẫu R44 chạy bằng điện và chương trình đó cho thấy những gì có thể làm được với công nghệ pin hiện có, vốn vẫn còn hạn chế về phạm vi mà nó có thể cung cấp cho một chiếc trực thăng hạng nhẹ.
Tuy nhiên, theo ghi nhận của chủ tịch kiêm giám đốc điều hành Robinson, David Smith, trực thăng Robinson lý tưởng cho hệ thống đẩy bằng điện pin “vì tỷ lệ trọng lượng rỗng [thấp] của chúng tôi, do đó chúng tôi có nhiều tải trọng hơn để dành cho nhiên liệu so với đối thủ cạnh tranh. Chúng tôi là nền tảng lý tưởng để phát triển khi pin được cải thiện”.
Ông cũng giải thích rằng trực thăng có đường cong công suất tương đối phẳng so với máy bay eVTOL đa cánh quạt nặng hơn, có yêu cầu công suất cao để cất cánh, lơ lửng và hạ cánh. “Bạn cần những cục pin lớn có thể xử lý chu kỳ nhiệt lớn. Đó là một nhiệm vụ khó khăn hơn nhiều vì chúng là những cục pin rất nóng vào thời điểm đó. Bạn có rất nhiều thách thức với những đường cong công suất rất dốc đó đến từ các kiến trúc khác, vì vậy tôi nghĩ trực thăng sẽ thực hiện trước tiên."
Robinson Helicopter đã chia sẻ thông tin kỹ thuật với nhóm Tier 1 và đề xuất một số nhân viên đã nghỉ hưu được thuê cho chương trình, theo Smith. Ông cho biết: “Họ đã đạt được nhiều thành công lớn”. “Họ có một nhóm tuyệt vời làm việc trong dự án và chúng tôi rất ấn tượng với nhóm ở Tier 1. Chúng tôi thấy Unither giúp chúng tôi đạt được các mục tiêu nhiệm vụ của họ và các mục tiêu dài hạn của chúng tôi là hoàn thiện pin, động cơ, nguồn điện và phân phối điện áp cao, và trong trường hợp này là ngăn chứa hydro và pin nhiên liệu. Điều đó cung cấp cho bạn một số khối xây dựng để xây dựng biến thể nhà máy điện trong tương lai”.
“Động cơ này là một ví dụ tuyệt vời khác cho thấy các định luật vật lý ủng hộ một rotor đơn, tải nhẹ, vì rất nhiều lý do, và nó sẽ sử dụng năng lượng tốt hơn. Nếu bạn đi cạnh nhau và bạn có một [máy bay] nặng 8.000 pound và một máy bay nặng 3.000 pound, vật lý cho bạn biết rằng bạn sẽ cần ít năng lượng hơn để giữ cho [máy bay 3.000 pound] lơ lửng trước khi bạn nghĩ đến thực tế là chúng có một cánh.” Smith giải thích rằng tương tác khí động học của nhiều rotor và một cánh đòi hỏi nhiều năng lượng hơn nữa.
Mikaël Cardinal, phó chủ tịch quản lý chương trình và hệ thống cung cấp nội tạng và là người đứng đầu chương trình phát triển Hệ thống cung cấp nội tạng của United Therapeutics (UTODS), cho biết: “Công trình chúng tôi thực hiện với Tier 1 dành cho trực thăng chạy bằng pin là một khối xây dựng rất quan trọng cho những gì chúng tôi đang thực hiện ngày nay về mặt phát triển trực thăng lai hydro”. “Khi bạn nghĩ về việc tích hợp hệ thống pin nhiên liệu để cung cấp năng lượng cho trực thăng trong một số giai đoạn nhất định của nhiệm vụ bay, bạn vẫn cần một hệ thống pin rõ ràng là nhỏ hơn… để đáp ứng nhu cầu năng lượng nhanh chóng cho chế độ tạm thời của trực thăng. Công trình theo Tier 1 rất hữu ích để cung cấp thông tin cho quy trình thiết kế và sản xuất toàn diện cho thành phần pin vẫn có thể áp dụng cho hệ thống truyền động lai hydro”.
Bằng cách thêm pin nhiên liệu hydro vào hỗn hợp, United Therapeutics hy vọng có thể thực hiện các chuyến bay tầm xa hơn so với phiên bản chỉ chạy bằng pin. R44 Tier 1 đã được sửa đổi giữ kỷ lục về chuyến bay dài nhất của trực thăng chạy bằng pin ở mức 30 hải lý và United Therapeutics cho biết máy bay sẽ có tầm bay 40 hải lý mà không cần dự trữ.
Pin nhiên liệu hydro có khả năng tăng gấp bốn lần phạm vi hoạt động của R44 hoàn toàn bằng điện, cho phép vận chuyển các cơ quan nhân tạo từ các cơ sở của United Therapeutics đến các trung tâm cấy ghép trên khắp Bắc Mỹ. "Chúng tôi mong muốn được làm việc với nhóm chuyên gia tại Robinson Helicopter để có thể phê duyệt theo quy định và sản xuất những chiếc máy bay này", Cardinal cho biết.
Unither đã nộp đơn lên Bộ Giao thông Canada để xin cấp chứng nhận cho động cơ R44 chạy bằng pin nhiên liệu hydro và công ty đã có các cuộc thảo luận làm quen với FAA. Các kế hoạch cũng kêu gọi chuyển đổi tuabin R66 thành hydro-điện. Smith cho biết: "Nó không có sự phức tạp của dây đai và puli đi kèm với di sản piston của R44".
Hệ thống pin nhiên liệu hydro mà Unither đang phát triển lưu trữ hydro lỏng được làm lạnh bằng phương pháp đông lạnh. Công ty "đang trong giai đoạn xây dựng và thử nghiệm", ông nói thêm.
Các chuyên gia của Robinson có thể giúp đỡ trong thử nghiệm bay và chứng nhận. “Đó là những lĩnh vực mà chúng tôi có nhiều chuyên môn,” mặc dù ông cho biết, “vai trò của chúng tôi trong thử nghiệm bay và khía cạnh an toàn sẽ mang tính chất cố vấn. Chúng tôi sẽ không để phi công của mình thực hiện chuyến bay theo các kế hoạch hiện tại. Họ có những phi công rất có năng lực, nhưng chúng tôi sẽ giúp họ cân nhắc cách thực hiện thử nghiệm để cấp chứng chỉ hiệu quả nhất và mở rộng phạm vi giúp thiết lập sự sẵn sàng để tham gia thử nghiệm chứng nhận. Khi kết thúc dự án chứng nhận chính, chúng tôi phải xây dựng nó. Họ muốn sản xuất các cơ quan này, và chúng tôi muốn sản xuất trực thăng. Vì vậy, đây là một cơ hội tốt. Mỗi chúng tôi sẽ tập trung vào chuyên môn của mình.”
Thỏa thuận giữa Robinson Helicopter và Unither không hạn chế cơ hội của nhà sản xuất trực thăng trong việc tiếp thị trực thăng chạy bằng điện hydro cho những người mua khác. Smith cho biết: “Chúng tôi có một số nhiệm vụ [như] đào tạo và du lịch sinh thái. Nhưng khi bạn đạt đến phạm vi mà các pin nhiên liệu hydro này có thể cung cấp, nó sẽ mở ra các ứng dụng thương mại”.
Những khách hàng này có thể có nhu cầu về lượng khí thải bằng không và hoạt động êm ái. Các thành phố có thể sẵn sàng hơn cho phép trực thăng có động cơ điện dự phòng bay ở những khu vực hạn chế trực thăng thông thường. Smith cho biết: “Chiếc R66 của chúng tôi đã có một chặng bay tuyệt vời mà không có sự cố động cơ nào trong đội bay”. “Vì vậy, vấn đề không phải là những sự cố thực tế và dự phòng vì nó đủ dự phòng để vượt qua rào cản pháp lý”.
Chương trình trực thăng không phải là dự án duy nhất của Unither trong công nghệ máy bay điện. "Chúng tôi có triết lý về nhiều cú đánh vào cùng một mục tiêu", Cardinal cho biết. "Beta Technologies là một trong những cú đánh đó, đồng thời với chương trình phát triển pin nhiên liệu hydro cho trực thăng".
Trên trang web Unither, một video hoạt hình cho thấy cách một kỹ thuật viên y tế chuyển giao nội tạng trong một eVTOL tự động. Yêu cầu về phạm vi tối đa của Unither đối với dịch vụ chuyển giao nội tạng là 250 hải lý, Cardinal giải thích, và mục tiêu là đạt được điều đó trong một phương tiện không phát thải, có thể được cung cấp năng lượng bởi một pin nhiên liệu hydro. Các cơ sở sản xuất nội tạng tập trung sẽ gửi nội tạng đến các trung tâm cấy ghép ở phía đông Sông Mississippi tại Hoa Kỳ, mặc dù máy bay không người lái có thể được sử dụng để chuyển giao trong dặm cuối cùng.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
