Если есть что-то важное, что сдерживает электрическую революцию в мире авиации, то это хранение энергии. Но есть масса очень умных людей, ломающих голову над проблемой увеличения плотности энергии батарей, а другая растущая группа работает над тем, чтобы сделать дальнобойные, быстро заправляемые силовые агрегаты на водородных топливных элементах стандартом для будущих полётов. В любом случае, это произойдет в ближайшие десятилетия, и одна новая компания из Миннеаполиса обращает своё внимание на другой критически важный элемент силовой установки. H3X Technologies предлагает встроенную конструкцию электродвигателя, которая, по ее словам, может обеспечивать такую же стабильную мощность, что и некоторые из лучших двигателей на рынке, при одной трети или меньше общего веса.
Вес, конечно же, имеет большое значение в авиации – и это вдвойне важно для электрических самолетов. Каждый килограмм, несущийся ввысь, представляет собой на килограмм меньше полезной нагрузки, которую вы можете нести, уменьшение дальности действия, которую вы получите от своей батареи или водородного бака, и, в конечном итоге, потерю денег для владельца. В связи с тем, что малые и средние электрические самолеты начинают поступать в коммерческую эксплуатацию, а долгожданный рост сегмента воздушного такси eVTOL не за горами, H3X видит большие возможности для экономии веса, как его двигатель HPDM-250.
Первая версия будет весить 15 кг (33 фунта) и вырабатывать 200 кВт постоянной мощности с максимальной мощностью до 250 кВт. Это 13,3 киловатта на килограмм, исключительная плотность мощности. Для сравнения: двигатель с осевым потоком Magnax, который мы рассмотрели в 2018 году, может похвастаться 15 кВт / кг – но это пиковая мощность; его постоянная удельная мощность больше примерно 7,5 кВт / кг. И это, само по себе, совершенно исключительное явление. Двигатель, использованный ZeroAvia в первом в мире коммерческом электрическом самолете в прошлом году, был Magnix Magni500 – да, есть конкурирующие компании по производству электродвигателей под названием Magnix и Magnax – и удельная мощность этой модели больше примерно 4,2 кВт / кг. Более того, ни один из вышеперечисленных двигателей не имеет встроенного инвертора, поэтому вам придется нести дополнительный вес – 12 кг (33 фунта) в случае системы привода Magnix. В конструкции H3X инвертор встроен в корпус с шестигранной призмой. Наивысший показатель оборотов двигателя составляет 20000 об/мин, что намного быстрее, чем вы вращаете пропеллер, поэтому H3X может также оснастить его встроенным планетарным редуктором с передаточным числом 4: 1, что приведет к снижению веса всего на три дополнительных килограмма ( 6,6 фунта). Основатель и генеральный директор H3X Джейсон Сильвестр говорит нам, что команда могла бы спроектировать двигатель так, чтобы он вращался медленнее, и исключить коробку передач, но при этом пострадали бы общая эффективность и удельная мощность. Пиковая совокупная эффективность двигателя, коробки передач и инвертора H3X HPDM-250 в этой конфигурации, которая, скорее всего, будет использоваться на борту электрического самолета, составляет 92,9 процента. Это в значительной степени сказывается на энергоэффективности Magni500, только с гораздо более высокой выходной мощностью на единицу веса. Его постоянная удельная мощность с коробкой передач на борту составляет 11,1 кВт / кг, что по-прежнему далеко от конкурентов.
«Стоит выделить два нововведения: мы используем единую синергетическую рубашку охлаждения для одновременного охлаждения силовой электроники и двигателя. Такая интеграция снижает массу и объем системы. Медные катушки статора, изготовленные с помощью добавок, используются для увеличения коэффициента заполнения медью и улучшения плотности постоянного тока. Это новая технология, которая может произвести революцию в автомобильной промышленности, поскольку она предлагает более быструю разработку, лучшую производительность и большую гибкость конструкции». Эти напечатанные на 3D-принтере медные катушки статора не только позволяют H3X разместить больше меди в меньшем пространстве, но и очень помогают с охлаждением, позволяя HPDM-250 работать ближе к своей пиковой мощности, не выделяя неуправляемого количества тепла. Сильвестр говорит, что аддитивное производство означает, что этот двигатель можно будет быстро создать прототип, выполнить итерацию, масштабировать до различных размеров и уровней мощности и адаптировать к требованиям заказчика. Сильвестр сообщает нам, что, несмотря на то, что компоненты двигателя плотно упакованы в конструкцию двигателя, его корпус с шестью крышками обеспечивает легкий доступ в тех случаях, когда вам нужно открыть его. Сильвестр считает, что эта конструкция предлагает значительные преимущества по полезной нагрузке, стоимости и дальности полета для воздушных такси eVTOL, которые обычно используют более шести опор. Но H3X нацелен на более крупные цели.
«В следующие пять лет мы увидим эти eVTOL и небольшие электрические самолеты», – говорит Сильвестр. «Но примерно к 2030 году мы начнем видеть электрификацию больших коммерческих самолетов. Это действительно то, к чему вы хотите стремиться. Самолеты размером с Боинг 737 составляют около 50 процентов всех выбросов парниковых газов в самолетный сектор. Самолет, который использует распределенную силовую установку с несколькими двигателями мощностью 250 кВт, может быть, 16 или около того – вдоль каждого крыла. Вы можете себе представить, что их вес складывается, и именно здесь – такой двигатель, как наш, может иметь огромное значение “.
«Мы сейчас в процессе создания прототипа, – говорит Сильвестр. «Мы должны протестировать его ко второму кварталу следующего года. Что касается бизнеса, мы хотим получить письма о намерениях от потенциальных клиентов и сотрудничать с ранними инвесторами для расширения H3X. Мы очень много работали в скрытом режиме. . “
Уважаемые читатели, чтобы не пропустить наши свежие статьи вы можете подписаться на наш Телеграм-канал. Оставляйте комментарии, ставьте лайки, делайте репосты (кнопки соцсетей есть в конце каждого материала). Ваше участие нам очень важно!
