Фото:
AstroNews
Комментарии
В то время как исследовательская группа в НАСА продолжает исследовать электрические двигательные установки в качестве экономичной альтернативы традиционным реактивным двигателям, агентство сотрудничает с американской промышленностью для разработки инновационных компонентов, необходимых для создания этого электрического самолета.
«Мы находимся в критическом периоде в истории авиации, потому что у нас есть возможность разрабатывать системы, которые позволят снизить затраты, потребление энергии и уровень шума, одновременно открывая новые рынки и возможности для американских компаний», — сказал Джим Хайдманн, менеджер из НАСА. «Крайне важно, чтобы мы работали с промышленностью и научными кругами, чтобы обеспечить наличие необходимых технологий для удовлетворения потребностей будущих пассажиров и перевозчиков».
Но чтобы сделать возможным коммерческий электрический полет, НАСА считает, что эти самолеты должны иметь возможность безопасно производить и эксплуатироваться при мощности не менее мегаватта энергии (1 МВт).
Электрический пассажирский самолет с одним проходом, подобный концепции НАСА STARC-ABL, требует около 2,4 МВт мощности — достаточной для освещения 2000 домов. До настоящего времени устаревшие электрические технологии — генераторы, электроника преобразования энергии, двигатели и т.д. — были слишком большими и тяжелыми, чтобы поместиться в самолете или просто сводила на нет любые преимущества использования электрической тяги.
НАСА пришлось выяснить, как сделать эти компоненты меньше и легче, при этом сохраняя или улучшая их выходную мощность. Для этого мы используем передовые технологии материалов, разработанные для применения при высоких температурах.
В рамках этих работ NASA и GE недавно объявили о партнерстве на сумму 12 миллионов долларов США, которое ускорит разработку преобразователей питания следующего поколения с использованием карбида кремния (SiC) и методов проектирования, которые помогут преодолеть проблемы с размером и весом. Инверторы имеют решающее значение для этих двигательных установок. Они преобразуют электрическую энергию от переменного тока, используемого генераторами, установленными на двигателе и двигателями, приводящими в движение винты, в высоковольтную энергию постоянного тока, необходимую для эффективного распределения мощности в крупных потребителях энергии на самолете.
«Благодаря последним достижениям в области материалов и силовой электроники, мы начинаем преодолевать проблемы, возникающие при разработке концепций электрификации с уменьшением энергопотребления. Эта работа с инверторами является критически важным шагом в наших усилиях по созданию электрических самолетов», — сказала Эми Янковский, менеджер Hybrid, подпроект газоэлектрической тяги в Исследовательском центре Гленна НАСА. «Наше партнерство с GE является ключом к разработке компонентов, созданных с меньшим весом для самолетов будущего».
Карбид кремния является одним из наших лучших способов борьбы с этими проблемами, потому что свойства материала — высокие рабочие температуры, высокое напряжение и способность выдерживать нагрузку — делают его хорошо подходящим для применения в авиации большой мощности. Эти преимущества дают инженерам возможность проектировать более легкие компоненты в гораздо меньших масштабах, уменьшая системы размером с холодильник до размера микроволновой печи, одновременно увеличивая выходную мощность.
«По сути, мы упаковываем один мегаватт мощности в размер компактного чемодана, который будет преобразовывать достаточное количество электроэнергии для создания гибридно-электрической двигательной установки для самолетов», — сказал Конрад Вибер, главный инженер по электричеству в GE Research. «Мы успешно создали и продемонстрировали инверторы на земле, которые соответствуют требованиям по мощности, размерам и эффективности электрического полета».
Партнерство по разработке инверторов SiC идет вслед за другим недавно начатым промышленным сотрудничеством НАСА и США, которое объединяет агентство с GE, Boeing и United Technologies Corporation / Pratt & Whitney для изучения возможных преимуществ и рисков будущих демонстраций полетов в электрических самолетов.
Летные испытания продемонстрировали бы, что передовые двигательные компоненты и системы электрических цепей самолетов, работающие на минимальной мощности в 1 МВт, доказывают, что эти технологии соответствуют нашим требованиям в отношении расхода топлива и выбросов.
«Летные демонстрации являются важной частью технологического развития, потому что они дают нашим инженерам и партнерам возможность решать проблемы и обосновывать концепции в реальных условиях, одновременно решая задачи, стоящие перед электрическими двигателями в авиации», — сказал Барб Эскер, заместитель директора по программе передовых воздушных транспортных средств НАСА.
В конечном счете, мы считаем, что наши усилия помогут наметить пути развития технологий, необходимые для создания ультраэффективных самолетов к 2035 году.
