Электроэнергия изменит авиацию

Электрические двигательные технологии сегодня являются одной из крупнейших тенденций в аэрокосмической отрасли. Иллюстрация любезно предоставлена ​​НАСА

Разрабатываемые в настоящее время самолеты с вертикальным взлетом и посадкой, такие как Vahana, будут работать с электродвигателями. Иллюстрация предоставлена ​​Airbus A3.

LightningStrike будет использовать распределенную электрическую силовую установку для привода 24 канальных вентиляторов. Иллюстрация предоставлена ​​Aurora Flight Sciences Corp.

Starc-ABL будет использовать электрический турбовентиляторный двигатель, установленный в хвостовой части фюзеляжа для повышения топливной эффективности, уровня шума и выбросов парниковых газов. Иллюстрация любезно предоставлена ​​НАСА

Этот новый тип электродвигателя весит всего 50 килограммов, но обеспечивает постоянную мощность 260 киловатт. Фото предоставлено Сименс

E-Fan оснащен двумя электрическими канальными вентиляторами, которые установлены в середине фюзеляжа. Фото предоставлено Airbus

Инженеры НАСА разрабатывают экспериментальный самолет, который будет использовать 14 электродвигателей для вращения пропеллеров, встроенных в крыло. Иллюстрация любезно предоставлена ​​НАСА

Когда сегодня кто-то упоминает гибридные электромобили, большинство людей автоматически думают об легковых автомобилях, автобусах и грузовиках. Но в небе эта технология также привлекает большое внимание инженеров аэрокосмической отрасли. Это потому, что электрические системы более экологичны, легче, тише и энергоэффективнее, чем традиционные альтернативы.

Электрические двигательные технологии сегодня являются одной из крупнейших тенденций в аэрокосмической отрасли. Цель состоит в том, чтобы разработать эквивалент летающего Prius или Tesla. Однако это легче сказать, чем сделать.

Электрические самолеты ставят перед инженерами многочисленные проблемы, такие как производительность, надежность, безопасность и вес. Это также требует нового класса компонентов, таких как батареи, элементы управления, электроника, генераторы, двигатели, суперконденсаторы и жгуты проводов, а также иного подхода к проектированию и сборке самолетов.

Несколько полностью электрических пилотируемых самолетов уже совершили успешные испытательные полеты. Многие другие самолеты в настоящее время находятся на различных стадиях разработки.

Все ведущие игроки коммерческого аэрокосмического сектора, включая Airbus, Boeing, General Electric, Honeywell, Rolls-Royce и United Technologies, вкладывают миллионы долларов в исследования и разработки. Это также вызывает интерес со стороны компаний Кремниевой долины, таких как Google, Tesla и Uber.

«Гибридный электрический полет представляет собой одну из крупнейших промышленных проблем нашего времени», — утверждает Энди Андерсон, главный операционный директор по корпоративным технологиям Airbus Group. «Наша цель — создать конструкции самолетов с нулевым уровнем выбросов. Мы надеемся сократить и, возможно, полностью исключить использование ископаемого топлива в авиации в течение следующих 30–40 лет».

В то время как некоторые компании хранят молчание, Airbus публично продвигает свои исследования в области электрических силовых установок. В 2015 году компания вошла в историю авиации, когда ее самолет E-Fan совершил первый перелет на электрическом двигателе через Ла-Манш.

Экспериментальный самолет оснащен двумя электрическими канальными вентиляторами, установленными в середине фюзеляжа. Питание осуществляется от более чем 1100 литий-ионных аккумуляторных батарей, расположенных в крыльях.

Инженеры НАСА также заняты работой над несколькими проектами, изучающими плюсы и минусы электрических архитектур. Например, где-то в следующем году компания планирует запустить небольшой самолет с батарейным питанием под названием X-57. Он будет использовать 14 электродвигателей для вращения пропеллеров, встроенных в ультратонкое крыло. Цель состоит в том, чтобы добиться резкого снижения количества энергии, необходимой двухместному самолету для полета со скоростью 175 миль в час.

Кроме того, инженеры НАСА изучают типы материалов, используемых в электрических системах. Например, они проводят исследования внутренних проводников и изоляции вокруг кабелей и проводов. И, наряду с изучением конструкции электродвигателей и архитектуры силовой электроники, инженеры совершенствуют магнитные материалы и полупроводники, чтобы сделать двигатели и электронику легче и эффективнее.