Инженеры работают над изоляцией статора высокого напряжения, чтобы сделать гибридные самолеты безопасными и надежными для полетов на короткие расстояния.
Авиационная промышленность стремится перенять опыт недавних успехов гибридных автомобилей. В сотрудничестве с норвежской исследовательской организацией SINTEF компания Rolls-Royce планирует разработать гибридный авиационный двигатель, который будет сочетать электричество и топливо для снижения выбросов при сохранении надежности.
По мнению исследователей, это нововведение может сократить выбросы CO2 до 30 процентов, особенно на внутренних рейсах. Однако для его реализации необходимы масштабные исследования и инновации.
Захватывающие короткие перелеты
Гибридный авиационный двигатель сочетает в себе электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания для привода пропеллера. По данным SINTEF, это может значительно сократить выбросы вредных веществ на внутренних рейсах, таких как маршрут Тронхейм-Осло в Норвегии.
Команда SINTEF и Rolls-Royce сотрудничает в разработке электрической изоляции для статора гибридного авиационного двигателя. Статор приводит в движение ротор электродвигателя, и для защиты от высоких напряжений и частот, используемых в гибридных полетах, необходима надежная изоляция.
«Статор преобразует ток, проходящий через катушки, в переменное магнитное поле, которое вращает ротор», — пояснила в пресс-релизе Астрид Рёкке, инженер по исследованиям и разработкам в компании Rolls-Royce Electrical Norway. «Для предотвращения коротких замыканий катушки должны быть изолированы, и эта изоляция должна быть как можно тоньше, не сокращая при этом срок службы изоляции».
Однако в настоящее время не существует отраслевого стандарта для изготовления компонентов гибридных летательных аппаратов, требующих таких высоких напряжений и частот. «В отрасли отсутствуют стандарты для расчета срока службы при таких высоких напряжениях и частотах», — отметил Рёкке.
«У них есть данные только о том, какую нагрузку может выдержать тот или иной изоляционный материал до 1 килогерца. Здесь же речь идёт примерно о 50 килогерцах».
Команда стремится получить больше знаний о поведении необходимых материалов, чтобы убедиться в их соответствии требованиям к сроку службы изоляции. «В противном случае мы можем создать что-то опасное в использовании», — сказал Рёкке.
Сокращение выбросов CO2 в Европе
SINTEF и Rolls-Royce — не единственные организации, стремящиеся воплотить гибридную авиацию в жизнь. В январе GE Aerospace объявила о достижении важного этапа — успешном завершении наземных испытаний коммерческого турбовентиляторного двигателя, способного извлекать, передавать и повторно использовать электроэнергию во время работы.
В целом, по данным SINTEF, гибридные самолеты могут сократить общие выбросы CO2 в ЕС на один процент. В настоящее время на авиационную отрасль приходится примерно четыре процента от общих выбросов в ЕС.
«Принцип, приводящий к снижению выбросов, тот же, что и для гибридных автомобилей, — то есть, сочетание топлива и электричества», — пояснил в заявлении исследователь SINTEF Торстейн Грав Аакре.
Как отметила SINTEF в своем сообщении, организация сосредоточилась на внутренних рейсах, поскольку короткие маршруты проще электрифицировать. «Причина в том, что батареи для электродвигателей весят больше, чем обычные топливные батареи, — пояснил Аакре. — А чем длиннее маршрут, тем больше энергии должен нести самолет».
Тем не менее, предстоит еще много работы. Для создания гибридных самолетов авиационная промышленность должна разработать более совершенные авиационные винты, электрические силовые установки и редукторы, соединяющие электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания. Более того, все компоненты должны быть максимально легкими, чтобы получившийся самолет смог подняться в небо.
Sourse: interestingengineering.com
