Авиационный электродвигатель: Авиационный тяговый электродвигатель ДТ-60 НС |

Содержание

В Германии создали авиационный электродвигатель на сверхпроводниках

Александр Носков15 августа 2019, 08:18

Двигатель на суперпроводниках обещает КПД в 99% и удельную мощность, с которой не сравнится ни одно нынешнее решение. Создатели уже назвали дату тестовых испытаний.

Сверхпроводящий электродвигатель для авиации называется ASuMED (Advanced Superconducting Motor Experimental Demonstrator), создают его под руководством немецкой электрокомпании Oswald Elektromotoren. Инициаторы исследования получили европейский грант по программе Horizons 2020 в 2017 году, и сейчас к тестам почти все готово. Названа дата испытаний — февраль 2020 года. О сути проекта и прогрессе рассказывает Aviation Weekly.

Миллиардер Илон Маск уверен, что даже без сверхпроводников три четверти пути к триумфу электросамолетов уже пройдено. Например, такая схема впервые позволит разделить производство и приложение энергии, что откроет дорогу для невиданных дизайнерских решений.

Главная проблема — недостаточная плотность хранения энергии в аккумуляторах. Но как раз в этой области электродвигателю на сверхпроводниках нет равных: отсутствие потерь означает расчетный КПД 99,9% при тепловых потерях не более 1%. Тестовый двигатель весом 50 кг будет вырабатывать 1МВт мощности, что дает удельную мощность в 20 кВт на килограмм.

Это открывает дорогу к установке электродвигателей на магистральные лайнеры, а не только на легкие самолеты, как это происходит сейчас в рамках скромных пилотных проектов.

Инженер Oswald Ева Берберич говорит, что 1МВт — это лишь демонстрация, и для большого самолета, конечно, и двигатели нужны мощнее. Однако она уверена, что в случае успеха ASuMED ту же технологию можно масштабировать минимум в десять раз.

Oswald обсуждает возможности применения двигателя с Airbus, производителем турбовинтовых двигателей Rolls-Royce, а также Siemens — европейским лидером в создании электросамолетов.

ASuMED — это синхронный двигатель, в котором крутящий момент создается за счет взаимодействия магнитных полей в роторе и статоре. В роторе размещены сверхпроводящие цепи, которые создают более мощное магнитное поле, чем современные постоянные магниты из редкоземельных металлов. В статоре — сверхпроводящие катушки.

Главная проблема на нынешнем этапе — охлаждение, рассказывает Берберич. Сверхпроводники хотя и называются «выскотемпературными», но на деле для появления сверхпроводимости их надо охладить до -250 градусов Цельсия. Статор ASuMED охлаждается жидким водородом. Ротор, выделяющий 150 Вт тепла, — за счет испарения гелия.

К февралю 2020 года предстоит решить немало технических сложностей: стабилизировать намагниченность сверхпроводящих элементов, испытать отказоустойчивую систему питания.

В случае успеха авиаторы получат в свое распоряжение не только небывало эффективную, но и очень гибкую систему, указывает Берберич: «Если размещать двигатели под крылом, как сейчас, конструкция потребует нескольких больших двигателей. Для распределенной тяги потребуется больше двигателей, но поменьше размером. Разработчики сами скажут нам, что требуется».

Возможно, к моменту внедрения революционного решения проблемы с охлаждением сверхпроводников не будут стоять столь остро. В конце прошлого года команда российского физика обновила рекорд температуры для сверхпроводника, а в феврале-2019 в США подали патент на сверхпроводник «комнатной температуры».

«Авиационный сверхпроводниковый электродвигатель испытан в составе самолета» в блоге «Авиация»

Наземный этап испытаний самолета с первым в мире сверхпроводящим электрическим авиадвигателем в составе гибридной установки начался 5 февраля на аэродроме новосибирского ФГУП «СибНИА им. С. А. Чаплыгина» (входит в состав НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского»).

Электродвигатель является частью демонстратора гибридной силовой установки, которую разрабатывает «Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова» (ЦИАМ, также входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского»). Инновационный электродвигатель на высокотемпературных сверхпроводниках мощностью 500 кВт (679 л.с.) создан компанией «СуперОкс».

В ходе проведённых испытаний на летающей лаборатории, разработанной специалистами Сибирского научно-исследовательского института им. С.А. Чаплыгина (ФГУП «СибНИА») на базе самолета Як-40, подтверждена правильность выбранных электротехнических, прочностных и компоновочных решений, отмечена корректная совместная работа самолетного оборудования и ВТСП — электродвигателя. Исследованы условия электромагнитной совместимости бортового и ВТСП-оборудования, основные режимы работы электродвигателя и его систем: захолаживание, пуск, остановка, работа под нагрузкой.

В этом году планируется провести летные испытания самолета с электродвигателем, а также представить его на авиасалоне «МАКС».

Для летных испытаний один из трех двигателей Як-40, которые располагаются в хвостовой части, заменен на турбовальный газотурбинный двигатель с электрическим генератором, разработанным Центральным институтом авиационного моторостроения им. П.И. Баранова совместно с Уфимским авиационным техническим университетом. А в «носу» летающей лаборатории установлен электродвигатель, использующий эффект высокотемпературной сверхпроводимости и криогенную систему, который разработан ЗАО «СуперОкс» по заказу Фонда перспективных исследований. Летающая лаборатория на базе Як-40 разработана специалистами Сибирского научно-исследовательского института им. С.А. Чаплыгина.

Совместный проект Фонда и «СуперОкс» под названием «Контур» стартовал в 2016 году. Целью проекта стало создание электроэнергетических систем на основе принципа сверхпроводимости и разработка технологии производства высокотемпературных сверхпроводников в виде ленты.

На основе электродвигателя ЦИАМ создает демонстратор гибридной силовой установки по контракту с Минпромторгом России. Институт также является ключевым участником комплексного научно-технического проекта «Электрический ЛА» (ЛА — летательный аппарат), ведущая и координирующая роль в котором принадлежит НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского», объединяющему основные научно-исследовательские центры авиационной промышленности.

Сверхпроводимые технологии обеспечивают более высокую плотность тока и значительно улучшают основные характеристики электродвигателей и кабелей. В Фонде отметили, что полученный в ходе выполнения проекта «Контур» научно-технический задел обеспечивает возможность двукратного повышения удельной мощности электрических двигателей, а также снижение расхода топлива при их использовании в составе гибридных силовых установок.Планируется, что полученные технологии будут использованы для создания двигателей и электроэнергетических комплексов для полностью электрических самолетов и вертолетов.

https://fpi.gov.ru/press/news/

https://tass.ru…r-news/10629875

https://pbs.twi…=jpg&name=large

жизни | MagniX

Жизнь | магникс

Жизнь на MagniX

СМОТРИ

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Наши люди

У magniX сильная и инклюзивная культура, охватывающая не только наши коммерческие цели, но и дух наших людей и сообщества, которое мы формируем вместе.

Наша команда представляет собой разнообразную смесь дальновидных мечтателей, инженеров, практиков и технических экспертов, которые представляют все сферы жизни, чтобы создать лучшее будущее.

Наша команда представляет собой разнообразную смесь дальновидных мечтателей, опытных инженеров, практиков и технических экспертов, которые представляют все слои общества, чтобы создать лучшее будущее.

Наша удивительная культура пронизывает все, что мы делаем. У нас работают специалисты в своих областях, которые готовы поделиться своими знаниями.
Анжела Хасенбалг , инженер по качеству

Наши ценности

Общие убеждения и поведение

Наши ценности

Общие убеждения и поведение

Каждое утро наша команда приходит на работу, увлеченная тем, что мы делаем и почему мы это делаем. Мы верим, что невозможное возможно.

Мы команда с семейным духом.

Мы работаем вместе как сплоченная команда, достигая высочайших результатов, основанных на честности, сопричастности и сотрудничестве, заботясь друг о друге.

Мы всегда в деле.

Мы преданы миссии, команде и друг другу, несмотря на трудности, с которыми мы сталкиваемся, и даже когда никто не смотрит.

Мы поступаем правильно,
даже когда это тяжело.

Мы всегда будем придерживаться самых высоких стандартов личной и профессиональной честности без компромиссов и компромиссов.

Нам любопытно.

Мы активно задаем вопросы и не боимся отвечать на вопросы других.

Мы прозрачны.

Мы общаемся открыто, правдиво, прямо и своевременно, демонстрируя наши успехи и неудачи.

Мы последовательны.

Мы придерживаемся наших ценностей и принципов во всех аспектах нашего взаимодействия, политики, процедур и результатов, независимо от того, кто вовлечен.

Мы команда с семейным духом.

Мы всегда в деле.

Мы поступаем правильно, даже когда это трудно.

Нам любопытно.

Мы активно задаем вопросы и не боимся отвечать на вопросы других.

Мы прозрачны.

Мы общаемся открыто, правдиво, прямо и своевременно, демонстрируя наши успехи и неудачи.

Мы последовательны.

Преимущества

Мы инвестируем в здоровье и счастье наших сотрудников

Будьте здоровы

Мы покрываем 100% страховых взносов на медицинское, стоматологическое страхование и страхование зрения для членов команды и их иждивенцев.
В нашем плане медицинского страхования предусмотрены низкие франшизы, низкие максимальные суммы наличных средств и низкие доплаты за визиты по уходу.

Сбережения на будущее

Мы вносим 9,5% в 401k нашего сотрудника независимо от вклада члена команды.

Расширение вашей семьи

Мы предлагаем 3 месяца полностью оплачиваемого отпуска по уходу за ребенком или отпуска по болезни.

Свободное время

Наши сотрудники имеют право на 20 дней отпуска, начисляемых с первого дня работы в компании.
MagniX закрывает свои двери на последнюю неделю календарного года, чтобы дать всей нашей команде заслуженный отдых.

Оставаться здоровым

Сохранение на будущее

Мы вносим 9,5% в 401k нашего сотрудника независимо от вклада члена команды.

Расширение вашей семьи

Мы предлагаем 3 месяца полностью оплачиваемого отпуска по уходу за ребенком или отпуска по болезни.

Наслаждение выходным

Присоединяйтесь к нам, и вместе мы сможем создать будущее

ОНЛАЙН ПРИЛОЖЕНИЕ
ПОЧТА В ЗАЯВКЕ

Открытые позиции
Присоединяйтесь к нам, и вместе мы сможем создать будущее

В magniX наша блестящая команда преданных своему делу людей разрабатывает и создает технологии, которые определяют будущее авиации без вредных выбросов. Если вы хотите изменить мир к лучшему, подайте заявку здесь на одну из наших открытых вакансий или отправьте нам свое резюме и сообщите нам, как вы можете внести свой вклад.

ОНЛАЙН ПРИЛОЖЕНИЕ
ПОЧТА В ЗАЯВКЕ

Ваш браузер не поддерживает видео тег.

Компания h4X утверждает, что она утроила удельную мощность электрических двигателей самолетов. Но есть тонна очень умных людей, бьющихся над проблемой увеличения плотности энергии батарей, и еще одна растущая фракция, работающая над тем, чтобы сделать дальнобойные, быстрозаправляющиеся силовые агрегаты на водородных топливных элементах стандартом для будущих полетов.

В любом случае, это произойдет в ближайшие десятилетия, и одна новая компания из Миннеаполиса обращает внимание на другой важный элемент двигательной установки. Компания h4X Technologies вырывается вперед со встроенной конструкцией электродвигателя, которая, по ее словам, может обеспечивать такую же постоянную мощность, как и некоторые из лучших двигателей на рынке, при весе, составляющем треть или меньше от общего веса.

Вес, конечно, имеет большое значение в авиации, а для электрических самолетов он удваивается. Каждый фунт, поднятый ввысь, означает уменьшение полезной нагрузки, которую вы можете нести, уменьшение диапазона, который 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 давно обещанный рост сегмента воздушных такси eVTOL навсегда не за горами, h4X видит большие возможности впереди для чудовищного снижения веса, такого как его двигатель HPDM-250. .

Конструкция электрического авиационного двигателя h4X HPDM 250

Первая версия будет весить 15 кг (33 фунта) и обеспечивать постоянную мощность 200 кВт с максимальной мощностью до 250 кВт. Это 13,3 непрерывных киловатта на килограмм, невероятная плотность мощности. Для сравнения, двигатель Magnax с осевым потоком, который мы рассмотрели в 2018 году, может похвастаться мощностью 15 кВт/кг, но это пиковая мощность; его непрерывная удельная мощность больше похожа на 7,5 кВт/кг.

И это само по себе совершенно исключительно. Двигатель, использованный Harbour Air в первом в мире коммерческом полете на электрическом самолете в прошлом году, был Magnix Magni500 — да, есть конкурирующие компании по производству электродвигателей под названием Magnix и Magnax — и удельная мощность этой штуки больше похожа на 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 h4X инвертор встроен в корпус шестиугольной призмы.

Максимальный КПД двигателя достигается при 20 000 об/мин, что намного быстрее, чем вращение пропеллера, поэтому h4X также может оснащаться встроенным планетарным редуктором с передаточным числом 4:1, что требует дополнительного веса всего в три дополнительных килограмм (6,6 фунта). Основатель и генеральный директор h4X Джейсон Сильвестр говорит нам, что команда могла бы спроектировать двигатель так, чтобы он вращался медленнее, и исключить коробку передач, но общая эффективность и удельная мощность пострадали бы.

Один блок обеспечит значительную экономию веса на небольшом электрическом самолете, но для многовинтовых самолетов, таких как eVTOL, все будет складываться эффективнее.0002 ч4Х

Пиковая комбинированная эффективность двигателя, редуктора и инвертора h4X HPDM-250 в этой конфигурации, которая, скорее всего, будет использоваться на борту электрического самолета, составляет 92,9 процента. Это в значительной степени удар по энергоэффективности Magni500, только с гораздо более высокой выходной мощностью на единицу веса. Его непрерывная удельная мощность с редуктором на борту составляет 11,1 кВт/кг, что по-прежнему значительно превосходит конкурентов.

Как этой стартап-команде из Миннеаполиса удалось добиться такого значительного скачка плотности мощности? Сильвестр говорит нам, что это комбинация факторов, которые складываются.

«HPDM-250 был разработан, чтобы расширить границы производительности при минимальной массе системы», — говорит он. «Это продукт запатентованных инноваций во многих областях, отличающийся высочайшим уровнем интеграции на рынке. Сюда входят оптимизация электромагнитных характеристик, аддитивное производство, передовые материалы и высокочастотная силовая электроника на основе SiC.

«Две инновации заслуживают особого внимания. – Мы используем единую синергетическую охлаждающую рубашку для одновременного охлаждения как силовой электроники, так и двигателя. Эта интеграция уменьшает массу и объем системы. Медные катушки статора, изготовленные методом аддитивного производства, используются для увеличения коэффициента заполнения медью и повышения плотности непрерывного тока. Это новая технология, которая может произвести революцию в производстве двигателей, поскольку она предлагает более быструю разработку, лучшую производительность и большую гибкость конструкции».0005

Эти напечатанные на 3D-принтере медные катушки статора не только позволяют h4X вместить больше меди в меньшее пространство, но и очень помогают с охлаждением, позволяя HPDM-250 работать ближе к своей пиковой мощности, не выделяя неконтролируемого количества тепла. А Сильвестр говорит, что аддитивное производство означает, что этот двигатель можно будет быстро прототипировать, итерировать, масштабировать до различных размеров и уровней мощности, а также настраивать в соответствии с требованиями заказчика.

Медные катушки, напечатанные на 3D-принтере, играют ключевую роль в чудовищной плотности мощности этого двигателя

ч4Х

Сильвестр говорит нам, что, несмотря на то, что компоненты плотно упакованы в конструкцию двигателя, его корпус с шестью крышками обеспечивает легкий доступ в тех редких случаях, когда вам нужно открыть его.

Замена двигателя массой примерно 50 кг (110 фунтов) на двигатель массой 18 кг (40 фунтов) принесет небольшой выигрыш в весе одновинтового самолета, но преимущества будут тем больше, чем больше двигателей будет в вашей конструкции. использует. Сильвестр считает, что эта конструкция предлагает значительные преимущества по полезной нагрузке, стоимости и дальности полета по сравнению с воздушными такси eVTOL, которые обычно используют более шести винтов. Но h4X нацелен на более крупные цели.

«В ближайшие пять лет мы увидим эВВП и небольшие электрические самолеты, — говорит Сильвестр. «Но примерно к 2030 году мы начнем наблюдать электрификацию больших коммерческих самолетов. Это действительно то, к чему вы стремитесь. авиационный 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 будет складываться, и именно здесь двигатель, подобный нашему, может иметь огромное значение».

Как всегда, экстраординарные заявления требуют экстраординарных доказательств, поэтому мы с нетерпением ждем информации о том, как работает прототип.

«Сейчас мы занимаемся прототипированием», — говорит Сильвестр. «Мы должны протестировать его ко второму кварталу следующего года. Что касается бизнеса, мы рассчитываем получить письма о намерениях от потенциальных клиентов и сотрудничать с первыми инвесторами для расширения h4X.