Jump to content

Гибридный электрический самолет

Гибридный электрический самолет — это самолет с гибридной электрической силовой установкой. Поскольку плотность энергии намного литий-ионных аккумуляторов ниже, чем у авиационного топлива , гибридная электрическая трансмиссия может эффективно увеличить дальность полета по сравнению с чисто электрическими самолетами .К маю 2018 года существовало более 30 проектов гибридных электрических самолетов, а ближнемагистральные с 2032 года планировалось построить гибридные электрические авиалайнеры.

Дозвуковая концепция Boeing Truss-Braced Wing планировалась с гибридной электрической силовой установкой. [1] Diamond DA36 E-Star впервые поднялся в воздух 8 июня 2011 года. Это был первый полет серийной гибридной трансмиссии, позволяющей снизить расход топлива и выбросы до 25%, а эту технологию можно масштабировать до 100-местного авиалайнера. [2] Небольшой и более легкий на 100 кг (220 фунтов) Austro Engine мощностью 40 л.с. (30 кВт) двигатель Ванкеля генерирует электроэнергию, дополненную батареями EADS для бесшумного взлета, питая электродвигатель Siemens мощностью 70 кВт (94 л.с.), вращающий пропеллер. [2] AgustaWestland Project Zero задумывался как гибридно-электрический.

НАСА спонсировало столетний конкурс, призванный стимулировать разработку самого экономичного самолета в мире. [3] Конкурс спонсировался Google и проводился в небе Калифорнии. Среди участников был первый в мире параллельный газоэлектрический гибридный самолет под названием EcoEagle , построенный студентами Университета аэронавтики Эмбри-Риддла , а также два электрических самолета — Pipistrel Taurus G4 и eGenius . [4]

Faradair Aerospace представляет концепцию гибридного электрического самолета с тройным коробчатым крылом, получившего название BEHA (Bio Electric Hybrid Aircraft), как один из первых в мире региональных самолетов, специально разработанных для гибридных электрических региональных полетов. Британский стартап продолжил разработку от первоначальной концепции до новейшего варианта BEHA M1H с возможностью в будущем создания беспилотных и полностью электрических вариантов. E-STOL BEHA получил поддержку ключевых членов правительства Великобритании, а разработка планера велась в Университете Суонси. [5]

Zunum Aero при поддержке Boeing и JetBlue на 10–50 мест с 2014 года работает над семейством гибридных электрических региональных самолетов . [6] 5 октября 2017 года компания Zunum приступила к разработке шести-двенадцатиместного самолета. Планируя начать полеты в 2020 году и доставить в 2022 году, он должен снизить эксплуатационные расходы на 40–80%, чтобы достичь стоимости доступных мест в милях (ASM), как у 78-местного Dash 8-Q400 . [7]

28 ноября 2017 года Airbus объявил о партнерстве с Rolls-Royce plc и Siemens для разработки E-Fan X демонстратора гибридно-электрического авиалайнера , который должен полететь в 2020 году. [8]

мощностью 1300 л.с. GE Catalyst может быть использован в гибридно-электрической силовой установке: в конце 2016 года General Electric модифицировала турбовентиляторный двигатель истребителя GE F110, чтобы получать 250 кВт от турбины ВД и 750 кВт от турбины НД при поддержке Исследовательской лаборатории ВВС США и НАСА разработало и протестировало электродвигатель/генератор мощностью 1 мегаватт совместно с GE Global Research с жидкостным охлаждением, , а также протестировало инвертор преобразующий 2400 В постоянного тока в трехфазный переменный ток с помощью переключателей на основе карбида кремния мощностью 1,7 кВт . MOSFET и силовых модулей [9]

Эксперты отрасли ожидают, что гибридно-электрический авиалайнер на 50+ мест дебютирует в коммерческой эксплуатации к 2032 году на таких маршрутах, как Лондон-Париж. [10]

К ноябрю 2018 года офисы Zunum Aero были закрыты, а все 70 сотрудников уволены, поскольку программа подходит к концу.

ЕС -электрическую трансмиссию, наземные испытания двигателя мощностью 200 кВт , профинансировал программу Hypstage на сумму 6,55 млн евро в течение трех лет до 2016 года при TRL , равном 4: макет Pipistrel Panthera получил серийную гибридно приводимого только от аккумуляторов, мощностью 100 кВт. только генератором и обоими вместе. [11] За ним следует проект Mahepa 2017 года, финансируемый ЕС в течение четырех лет на сумму 9 миллионов евро в рамках исследовательской программы Horizon 2020, направленный на сокращение выбросов углекислого газа от авиации на 70% в 2050 году, до 6 турецких лир, прежде чем приступить к разработке продукта. [11]

Трансмиссия Panthera будет разделена на модули: электродвигатель- генератор тяги и внутреннего сгорания генератор энергии в носовой части, человеко-машинный интерфейс и вычислительная техника , топливо и аккумуляторы в крыле. [11] Наземные испытания запланированы на 2019 год, а летные испытания – на 2020 год. [11]

Pipistrel Taurus G4 взлетает из аэропорта округа Сонома в Калифорнии.

Двухфюзеляжный четырехместный самолет Pipistrel Taurus G4 с аккумуляторным питанием получил DLR, силовую установку на водородных топливных элементах которая будет летать под названием HY4 в сентябре 2016 года, с водородными баками и батареями в фюзеляжах, топливными элементами и двигателем в центральной гондоле . [11] Партнерами являются немецкий разработчик двигателей и инверторов Compact Dynamics , Ульмский университет , Технический университет Делфта , Миланский политехнический университет и Университет Марибора . [11]

Наземные и летные испытания должны повторить испытания «Пантеры» через пару месяцев. [11]

Наряду с наземным обслуживанием будет изучено масштабирование до 19- и 70-местных авиалайнеров в двух конфигурациях: большее количество модулей одинакового размера для электрической распределенной силовой установки или модули большего размера, экстраполирующие результаты летных испытаний и приводящие в действие сдвоенные пропеллеры. [11] В ходе полетов будет проверяться поведение системы, измеряться производительность и надежность , а также оцениваться виды отказов. [11] Планируется, что частота отказов один на 10 миллионов часов будет такой же низкой, как и в авиалайнерах, с очень надежными компонентами или с резервированием . [11]

Австрийская компания ScaleWings, разработчик масштабной копии P-51 Mustang , разработала гибридный и резервный поршневой/электрический двигатель, основанный на независимых модулях: четырехтактный V-образный двухцилиндровый двигатель объемом 1,15 л (70 куб. Дюймов) мощностью 80 и 120 л.с. 60 и 89 кВт) с турбонаддувом и электродвигатели мощностью от 170 до 350 л.с. (от 130 до 260 кВт) вместе взятые. [12]

VoltAero — это стартап-компания, созданная в сентябре 2017 года техническим директором и пилотом-испытателем Airbus E-Fan 1.0 2014 года выпуска, расположенная в Руайане и созданная при поддержке французского региона Новая Аквитания . [13] Компания разрабатывает гибридный испытательный стенд на базе Cessna 337 Skymaster , полет на котором она намерена осуществить в конце февраля 2019 года. [13] Полностью композитный прототип VoltAero Cassio должен появиться в 2020 году, а поставки состоятся в конце 2021 или начале 2022 года. [13] Он будет оснащен двумя электродвигателями мощностью 60 кВт (80 л.с.), приводящими в движение тянущие винты на крыле, а также поршневым двигателем мощностью 170 кВт (230 л.с.) и двигателем мощностью 150 кВт (200 л.с.), приводящими в движение толкающий винт в хвостовой части фюзеляжа. [13] Комбинация топлива и аккумуляторов обеспечит запас хода в 1200 км (650 миль) с девятью людьми на борту. [13]

31 октября 2018 года самолет Diamond Aircraft совершил полет на самолете HEMEP , финансируемом министерством экономики Германии и Австрийским агентством содействия исследованиям , достигнув скорости 130 узлов (240 км/ч) и 3000 футов (910 м) за 20 минут. [14] Это модифицированный DA40 , в котором однопоршневой двигатель заменен двумя электродвигателями Siemens мощностью 75 кВт (101 л.с.) в носовой части, оснащенными дизельным двигателем Austro Engine AE 300 мощностью 110 кВт (150 л.с.) или двумя аккумуляторами емкостью 12 кВтч (43 МДж), для 5 ч. выносливость или 30 мин. только от батареек. [14]

К январю 2019 года американский стартап Ampaire заменил кормовой поршневой двигатель Cessna 337 Skymaster ( двухтактный самолет ) на электродвигатель, чтобы прототип мог летать на пригородных маршрутах Hawaiian Mokulele Airlines, обслуживаемых Cessna Caravans . [15] Семь других авиакомпаний заинтересованы в преобразовании Caravan или Twin Otter из Сиэтла : Kenmore Air , Tropic Air из Белиза, базирующаяся в Пуэрто-Рико Vieques Air Link , Southern Airways Express из Гернси из Мемфиса, Теннесси, Aurigny и Star Marianas Air , базирующаяся на Северных Марианских островах. , а также Норвегия . [15] Тестовые полеты будут проходить по маршруту длиной 28 миль (45 км) продолжительностью 15 минут между аэропортом Кахулуи в центре Мауи и аэропортом Хана на восточной стороне. [16] Гибридный прототип провел свой первый публичный испытательный полет 6 июня 2019 года, до запланированного обслуживания в 2021 году. [17] Компания Personal Airline Exchange (PAX) стала стартовым заказчиком модифицированного шестиместного самолета Skymaster Ampaire Electric EEL , который должен быть сертифицирован в 2021 году, с заказом на 50 плюс 50 опций. [18]

К марту 2019 года UTC переоборудовала 39-местный Bombardier Dash 8 Q100 в гибрид-электрический для демонстрационных полетов с 2022 года в рамках своего проекта 804. [19] Конструкция мощностью 2 МВт (2700 л.с.) аналогична программе Airbus E-Fan X , но направлена ​​на сертификацию и производство для последующего коммерческого предложения. [19] мощностью 2150 л.с. (1600 кВт) Один турбовинтовой двигатель PW121 будет заменен газовой турбиной мощностью 1 МВт (1300 л.с.), соединенной с электродвигателем той же мощности, питаемым от стандартных литий-ионных батарей для взлета и набора высоты . [19] Турбина используется отдельно в крейсерском режиме и приводит в движение мотор-генератор для подзарядки аккумуляторов при спуске . [19] работает Уменьшенный двигатель оптимально, обеспечивая 30% экономию топлива на пробеге 200–250 миль (370–460 км). [19] Запас хода уменьшен с 1000 до 600 миль (от 1900 до 1100 км) из-за большей массы пустого автомобиля и снижения запаса топлива на 50%. [19]

Компания Faradair Aerospace представила свой 18-местный самолет BEHA M1H на выставке Revolution.aero в марте в Лондоне с турбовинтовым гибридным силовым агрегатом и возможностями «быстрой замены» пассажирских/грузовых пассажиров, что соответствует правилам пригородных категорий CS23/Part23 . Самолет E-STOL способен работать на взлетно-посадочных полосах длиной менее 300 м с полезной нагрузкой 5 тонн благодаря своей уникальной конфигурации тройного коробчатого крыла и бесшумной конфигурации толкателя канального вентилятора. [20]

в июне 2019 года авиасалоне На Парижском Daher , Airbus и Safran объединились для разработки демонстрационного образца EcoPulse на базе TBM , при этом половина демонстрационного проекта стоимостью 22 миллиона евро (25 миллионов долларов США) была профинансирована DGAC . [18] Первый полет запланирован на лето 2022 года, а затем гипотетическая сертификация в 2025–2030 годах. [18] Существующий двигатель самолета будет дополнен шестью электродвигателями Safran мощностью 45 кВт (60 л.с.) на крыле, питаемыми от ВСУ мощностью 100 кВт (130 л.с.) или аккумуляторных батарей. [18] Подобно NASA X-57 Maxwell , распределенная тяга уменьшает вихри на законцовках крыла и добавляет подъемную силу на низкой скорости за счет обдува крыла , что позволяет уменьшить лобовое сопротивление крыла. [18]

Опрос UBS, проведенный в середине мая 2019 года , показывает, что 38% американцев и немцев заявили, что, скорее всего, будут летать на гибридно-электрическом самолете, а среди людей в возрасте от 18 до 44 лет эта цифра возрастает до более чем 50%. [21] UBS считает, что гибридные самолеты, вмещающие до девяти пассажиров на коротких маршрутах длиной менее 250 миль (460 км), могут быть доступны с 2022 года, а для региональных авиалайнеров с маршрутами до 1 часа — с 2028 года. [21] UBS прогнозирует, что в 2028–2040 годах на рынке будет 16 000 гибридно-электрических самолетов и 178–192 миллиарда долларов, в основном это будет авиация общего назначения , легкие бизнес-джеты и региональные самолеты с эксплуатационными расходами на 20% ниже, чем нынешние 50–70-местные самолеты. [21]

возглавляемый Cranfield Aerospace Solutions (CAeS), Проект Fresson, стартовал 1 октября 2019 года и предусматривает запуск электрического самолета Britten-Norman BN-2 Islander в течение 30 месяцев, а затем EASA STC в течение еще 6–12 месяцев. [22] Он рассчитан на 60-минутную продолжительность работы плюс 30-минутный резерв, а энергия в пять раз дешевле, чем у Avgas, и сокращенное техническое обслуживание. Затраты на переоборудование могут окупиться за три года, и у него будет двигатель внутреннего сгорания с увеличенным запасом хода. [22] Половина средств в размере 18 миллионов фунтов стерлингов (22 миллиона долларов США) поступает от партнеров, а другая половина — от правительства Великобритании. [22] Из 800 находящихся на вооружении Islanders около 600 используются для коротких полетов. [22] Loganair следует использовать его для коротких перелетов между островами в северной Шотландии . [22]

Разработчик электрического EEL Ampaire и специалист по модификации самолетов Ikhana Aircraft Services изучают 19-местный дизель-электрический гибрид de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter . [23] Иханы Он может использовать STC для увеличения взлетной массы с 5443 до 6350 кг (от 12 000 до 14 000 фунтов). Ожидается, что исследование будет завершено к концу 2019 года. [23]

При поддержке Баварии немецкая DLR модифицирует один из двух своих Do 228 в гибридно-электрический демонстратор. [24] Первый полностью электрический рейс запланирован на 2020 год, а первый гибридно-электрический рейс — на 2021 год, по всей видимости, из аэропорта Кохстедта . [24] В число партнеров входят MTU Aero Engines и Siemens , из которых Rolls-Royce plc приобретает электрическую силовую установку. [24]

В апреле 2020 года программа E-FanX, поддерживаемая Rolls-Royce plc, Airbus и Siemens, отменяется. [25]

К июлю 2020 года компания Faradair Aerospace объявляет о переезде на аэродром Даксфорд в Кембриджшире, Великобритания, в партнерстве с Имперским военным музеем Даксфорда и Колледжем Гонвилля и Кая в Кембридже для разработки прототипа гибридного электрического регионального самолета BEHA M1H на новом специальном предприятии по прототипированию в рамках новый кампус аэрокосмических исследований и разработок в Даксфорде Avtech. Первый полет запланирован на конец 2023 — начало 2024 года. [26]

В ноябре 2020 года Embraer разработала новую конструкцию в регионального авиалайнера, которой не используется гибридно-электрическая трансмиссия, поскольку эксплуатационные расходы увеличатся на 15% при 5% требуемой мощности по сравнению с обычным турбовинтовым двигателем . [27]

Берлин -Бранденбургский аэрокосмический альянс — это бизнес-кластер , в который входят Rolls-Royce Dahlewitz , MTU Aero Engines , специалист в области авиационной техники APUS и Stemme . [24] В 2021 году планируется проекта IBEFA -i6, 19-местного демонстратора распределенной электрической силовой установки запуск с турбодизелем , газовой турбиной и генераторами на топливных элементах . [24]

Отдельно от этого i-6, APUS i-5 будет представлять собой двумя стрелами испытательный стенд с и тандемными сиденьями полной массой 4 т (8800 фунтов). [28] Турбовальный двигатель Rolls -Royce 250 будет приводить в движение четыре электрических винта через батарею, генераторы, преобразователи и средства управления мощностью. [28] При поддержке немецкой земли Бранденбург и Бранденбургского технологического университета полеты должны начаться после 2021 года. [28]

Испытательный стенд гибридного электрического самолета Национального исследовательского совета Канады , переоборудованный Cessna Skymaster.

В 2019 году Национальный исследовательский совет Канады начал переоборудовать Cessna Skymaster двухтактной конфигурации в испытательный стенд гибридного электрического самолета . [29] Первый полет он совершил 7 февраля 2022 года. [30] [31] [32]

19 января 2023 года ZeroAvia провела испытательный стенд Dornier 228 , в котором один турбовинтовой двигатель заменен прототипом водородно-электрической трансмиссии в кабине, состоящей из двух топливных элементов и литий-ионной батареи для максимальной мощности. [33] Цель состоит в том, чтобы к 2025 году создать сертифицированную систему для планеров, перевозящих до 19 пассажиров на расстояние более 300 морских миль (560 км). [33]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ «Особенная история Boeing: видение самолета завтрашнего дня» . Боинг. 16 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 6 сентября 2013 г.
  2. ^ Перейти обратно: а б Гленн Пью (23 июня 2011 г.). «Самолет с гибридным двигателем в Париже» . АвВеб .
  3. ^ «Зеленый полет» . НАСА .
  4. ^ «ЭкоОрел» . НАСА .
  5. ^ «На Kickstarter запущен электрический триплан, работающий на биотопливе» . ТехКранч . Проверено 5 августа 2020 г.
  6. ^ Грэм Уорвик (5 апреля 2017 г.). «Boeing и JetBlue вернули региональный гибридно-электрический стартап» . Неделя авиации и космических технологий .
  7. ^ Стивен Тримбл (5 октября 2017 г.). «Zunum запускает гибридно-электрический самолет для регионального рынка» . Флайтглобал .
  8. ^ «Airbus, Rolls-Royce и Siemens объединяются ради электрического будущего» (PDF) (пресс-релиз). Аэробус, Роллс-Ройс, Сименс. 28 ноября 2017 г. ( Airbus , Rolls-Royce , Siemens )
  9. ^ Гай Норрис (23 мая 2018 г.). «Катализатор GE может привести к гибридной электроэнергетике» . Неделя авиации и космических технологий .
  10. ^ Майкл Бруно (24 августа 2018 г.). «Аэрокосмический сектор может увидеть капитальный ремонт за счет электродвижения» . Неделя авиации и космических технологий .
  11. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Грэм Уорвик (7 августа 2018 г.). «Европейский проект по эталону гибридно-электрической силовой установки» . Неделя авиации и космических технологий .
  12. ^ Грэм Уорвик (17 октября 2018 г.). «ScaleWings представляет гибридный авиационный двигатель с несколькими резервами» . Неделя авиации и космических технологий .
  13. ^ Перейти обратно: а б с д и Грэм Уорвик (25 октября 2018 г.). «Опыт E-Fan породил французский гибридно-электрический стартап» . Неделя авиации и космических технологий .
  14. ^ Перейти обратно: а б Грэм Уорвик (12 ноября 2018 г.). «Неделя технологий, 12-19 ноября 2018 г.» . Неделя авиации и космических технологий .
  15. ^ Перейти обратно: а б Грэм Уорвик (14 января 2019 г.). «Неделя технологий, 14–18 января 2019 г.» . Неделя авиации и космических технологий .
  16. ^ «На Мауи запланированы испытательные полеты гибридного электрического самолета» . Мауи сейчас . 1 апреля 2019 г.
  17. ^ «Ampaire объявляет о первом общественном электрическом рейсе» (пресс-релиз). Ампер. 6 июня 2019 года. Архивировано из оригинала 26 июня 2019 года . Проверено 24 июня 2019 г.
  18. ^ Перейти обратно: а б с д и Гай Норрис и Тьерри Дюбуа (24 июня 2019 г.). «Экологичная авиация и электротехника – главные темы Парижского авиасалона» . Неделя авиации и космических технологий .
  19. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Грэм Уорвик (26 марта 2019 г.). «Гибридно-электрический X-Plane Dash 8 компании UTC нацелен на коммерческий рынок» . Неделя авиации и космических технологий .
  20. ^ «Faradair объявляет о возможности гибридных электрических коммерческих полетов с 2025 года | Airframer» . www.airframer.com . Проверено 5 августа 2020 г.
  21. ^ Перейти обратно: а б с «Проблемы с климатом могут возродить коммерческую аэрокосмическую промышленность или сжечь ее» . Неделя авиации и космических технологий . 26 июня 2019 г.
  22. ^ Перейти обратно: а б с д и Грэм Уорвик (10 октября 2019 г.). «Полёты между островами обещают стать рынком для электрифицированных самолётов» . Неделя авиации и космических технологий .
  23. ^ Перейти обратно: а б Джон Хеммердингер (23 октября 2019 г.). «Ampaire и Ихана работают над созданием Twin Otter с гибридным электрическим приводом» . Флайтглобал .
  24. ^ Перейти обратно: а б с д и Грэм Уорвик (27 августа 2019 г.). «Неделя технологий, 26-30 августа 2019 г.» . Неделя авиации и космических технологий . [ постоянная мертвая ссылка ]
  25. ^ Экселл, Джон (27 апреля 2020 г.). «Rolls-Royce и Airbus отменяют проект E-Fan X» . Инженер . Проверено 5 августа 2020 г.
  26. ^ Thisdell2020-07-31T11:14:00+01:00, Дэн. «У Даксфорда есть ключи к финансированию гибридно-электрической рабочей лошадки Faradair» . Полет Глобал . Проверено 5 августа 2020 г. {{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  27. ^ Доминик Перри (26 ноября 2020 г.). «Embraer ищет партнеров для потенциального турбовинтового двигателя, но исключает альтернативную трансмиссию» . Полет Глобал .
  28. ^ Перейти обратно: а б с Грэм Уорвик (11 ноября 2019 г.). «Неделя технологий, 11–14 ноября 2019 г.» . Неделя авиации и космических технологий . Rolls возглавляет немецкий демонстратор гибридных электромобилей
  29. ^ Национальный исследовательский совет Канады (28 мая 2021 г.). «Борьба с препятствиями изменения климата с помощью электрической авиации» .
  30. ^ НРК (4 апреля 2022 г.). «NRC поддерживает борьбу с изменением климата с помощью гибридно-электрической Cessna» (пресс-релиз) – через skyesmag .
  31. ^ «Испытательный стенд гибридно-электрических самолетов (HEAT) - в Национальном исследовательском совете» . ЭнвироТРЕК . 22 апреля 2022 г.
  32. ^ «NRC летает на гибридно-электрической Cessna Skymaster» . Общество вертикального полета . 1 мая 2022 г.
  33. ^ Перейти обратно: а б «ZeroAvia творит историю авиации: самый большой в мире летающий самолет с водородно-электрическим двигателем» (пресс-релиз). ЗероАвиа. 19 января 2023 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7bba6b89635dcd2e277fab245d24f873__1721958120
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7b/73/7bba6b89635dcd2e277fab245d24f873.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Hybrid electric aircraft - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)