8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Электрический самолет – Электрические самолёты будущего | Журнал Популярная Механика

Содержание

Электрические самолёты будущего | Журнал Популярная Механика

«У вас на даче пила какая — бензиновая или электрическая? — спрашивает меня Сергей Борисович Гальперин, директор проектного комплекса «Гражданские самолеты» НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского». «Была бензиновая, — отвечаю, — но так замучился с капризным двухтактным ДВС, что в этом году купил электрическую». «Вот! — иронично замечает мой собеседник. — И авиацию надо переводить на электричество!»

Современный газотурбинный (турбовентиляторный) двигатель, который приводит в движение лайнеры, — это, конечно, не двухтактная тарахтелка для садовых инструментов, а высокоэффективная и очень надежная машина. Однако, по мнению авиастроителей, она близка к исчерпанию резервов для дальнейшего совершенствования. Да что там двигатели — все строящиеся ныне авиалайнеры настолько похожи друг на друга, что лишь знаток авиации сходу отличит Boeing или Airbus от Bombardier или МС-21. И хотя нет ни малейшего сомнения в том, что лайнеры современного типа с двумя ГТД под крыльями будут еще десятилетиями катать нас по небу, большие надежды на новую компоновку и новую аэродинамику самолетов связывают с электрическим движением.

Быстро, но недолго

Еще недавно под термином «электросамолет» понимался «более электрический самолет» — летательный аппарат с фиксированным крылом, в котором механическая и гидравлическая трансмиссия по максимуму заменялась электрической. Никаких больше трубок и тросов — всю механическую работу, как, например, приведение в движение рулей и механизацию крыла, выполняют небольшие электродвигатели-актуаторы, к которым подводится электропитание и канал для управляющего сигнала. Теперь термин наполнился новым смыслом: истинный электросамолет должен и сам двигаться на электрической тяге.

Блок из 14 литий-ионных батарей дает возможность находиться Extra 330LE (масса около 1 т) в воздухе в течение примерно 20 минут.

Разумеется, перспективы электроавиации зависят не только (и даже не столько) от авиаконструкторов, сколько от прогресса в области электротехники. Ведь самолеты, что называется, «на батарейках», существуют. Вспомогательные электромоторы на планеры ставили еще несколько десятилетий назад. А самолет Extra 330LE, впервые поднявшийся в воздух в 2016 году, уже сам таскает за собой планеры и ставит рекорды скорости. Вот только его блок из 14 мощных литий-ионных батарей и электродвигатель от Siemens позволяют этому крохе брать на борт лишь двух человек, включая пилота, и находиться в воздухе не дольше 20 минут.

Extra 330LE Один из реально летающих электрических самолетов, существующих в мире. Впервые он оторвался от земли 4 июля 2016 года. Его единственный 50-килограммовый мотор от компании Siemens имеет мощность 260 кВт. Siemens ожидает, что к 2030 году реально появление региональных самолетов, перевозящих 100 пассажиров на расстояние до 1000 км полностью на электрической тяге.

Конечно, есть проекты, в которые заложены куда более впечатляющие показатели. В сентябре прошлого года британская авиакомпания-лоукостер EasyJet объявила, что через десять лет выведет на линии полностью электрический региональный лайнер (дальность 540 км, что для внутриевропейских рейсов весьма немало) вместимостью 180 пассажиров. Партнером по проекту стал американский стартап Wright Electric, который уже построил пока двухместный летающий демонстратор. Однако на сегодняшний день энергетическая плотность самых лучших литий-ионных батарей более чем на порядок уступает углеводородному топливу. Предполагается, что к 2030 году батареи улучшат свои показатели максимум в два раза.

Турбина, останься!

Намного выигрышней выглядит ситуация с топливными элементами, в которых химическая энергия топлива превращается в электрическую непосредственно, минуя процесс горения. Наиболее перспективным топливом для такого источника питания считается водород. Эксперименты с топливными элементами в качестве источника питания для электросамолета ведутся в разных странах мира (в России над проектами по созданию таких летательных аппаратов в первую очередь работает ЦИАМ, а топливные элементы для них создаются в ИПХФ РАН под руководством профессора Юрия Добровольского). Из летавших и пилотируемых концептов можно вспомнить европейский демонстратор ENFICA-FC Rapid 200FC — в нем использовались одновременно как электробатареи, так и топливные элементы. Но и эта технология нуждается еще в значительной доработке и дополнительных исследованиях.

Наиболее реальными на сегодня кажутся перспективы электросамолетов, построенных по гибридной схеме. Это означает, что движитель летательного аппарата (винт или винтовентилятор) будет приводиться в движение электромотором, а вот электричество он получит от генератора, вращаемого… газотурбинным двигателем (или другим ДВС). На первый взгляд такая схема кажется странной: от ГТД хотят отказаться в пользу электродвигателя, но не собираются этого делать.

Гибридных проектов в мире тоже уже немало, однако нас в первую очередь интересует Россия. Работы по электросамолету, в частности с гибридной схемой, велись в разных научных институтах авиационного профиля — таких, как ЦАГИ или ЦИАМ. Сегодня эти и некоторые другие учреждения объединены (с 2014 года) под эгидой Научно-исследовательского центра «Институт имени Н. Е. Жуковского», призванного стать единым мощным «мозговым трестом» отрасли. Задача комплексирования в рамках центра всех работ по электроавиации возложена на Сергея Гальперина, которого мы уже цитировали в начале статьи.

Эскиз одного из вариантов российского регионального самолета с гибридной силовой установкой (ГТД — электрогенератор — электромотор)

1. Вспомогательная силовая установка на топливных элементах
  • Водородные топливные элементы
  • Турбокомпрессор для обеспечения высотности
2. Турбовальный газотрубный двигатель
  • Для вращения генератора
  • Вспомогательное или основное энергопитание
3. Электрогенератор
  • На основе высокотмпературной сверхпроводимости при мощностях выше 500−800 кВт
4. Система передачи энергии
  • На основе высокотемпературной сверхпроводимости или кабель с жидкостным охлаждением
5. Аккумуляторные батареи
  • Буфер энергии
  • Вспомогательное или основное энергообеспечение
6. Электродвигатель
  • На основе высокотемпературной сверхпроводимости при мощностях выше 500−800 кВт

Взлет на батарейке

«Переход на электродвигатели в авиации открывает немало интересных перспектив, — говорит Сергей Гальперин, — но рассчитывать на создание коммерческого электросамолета с приличной для российских условий дальностью на чисто химических источниках энергии (батареях или топливных элементах) в ближайшем будущем не приходится: слишком разнится энергетический потенциал килограмма керосина и килограмма аккумуляторов. Гибридная схема могла бы стать разумным компромиссом. Надо понимать, что ГТД, непосредственно создающий тягу, и ГТД, который будет приводить в движение вал генератора, — это совсем не одно и то же.

Дело в том, что у самолета в ходе полета значительно изменяются энергетические потребности. На взлете авиационный двигатель развивает мощность, близкую к максимальной, а при движении на крейсерском участке (то есть большую часть полета) энергопотребление самолета снижается в 5−6 раз. Таким образом, традиционная силовая установка должна уметь работать в широком диапазоне режимов (не всегда оптимальных с точки зрения экономики) и быстро переходить от одного к другому. Ничего подобного не потребуется от ГТД в гибридной установке. Он будет подобен газовым турбинам электростанций, которые работают всегда в одном и том же, самом экономически выгодном режиме. Работают годами, без остановки».

Ce-liner Концепт полностью электрического самолета, разработанный немецким исследовательским институтом Bauhaus Luftfahrt. Авторы полагают, что прогресс в области электробатарей позволит их детищу пролетать до 1300 км на одной зарядке уже к 2030 году, а к 2040-му — до 3000 км.

С помощью генератора ГТД сможет вырабатывать энергию для непосредственного питания электродвигателей, а также для создания запаса в аккумуляторах. Помощь аккумуляторов понадобится как раз на взлете. Но поскольку работа электромоторов на взлетном режиме продлится всего несколько минут, запас энергии не должен быть очень большим и батареи на борту могут быть вполне приемлемыми по размеру и весу. У ГТД при этом никакого взлетного режима не будет — его дело спокойно вырабатывать электричество. Таким образом, в отличие от авиадвигателя ГТД в гибридном электросамолете будет менее мощным, более надежным и экологичным, проще по конструкции, а значит, дешевле и, наконец, будет обладать большим ресурсом.

Дуем на крыло

При этом переход на электродвигатели открывает перспективы принципиальных новшеств в конструкции гражданских самолетов будущего. Одна из наиболее обсуждаемых тем — создание распределенных силовых установок. Сегодня классическая схема компоновки лайнера предполагает две точки приложения тяги, то есть два, редко четыре, мощных двигателя, висящих на пилонах под крылом. В электросамолетах рассматривается схема размещения большого числа электродвигателей вдоль крыла, а также на его концах. Зачем это нужно?

Дело опять же в разнице взлетного и крейсерского режимов. На взлете при малой скорости набегающего потока летательному аппарату для создания подъемной силы необходимо крыло большой площади. На крейсерской скорости широкое крыло мешает, создавая избыточную подъемную силу. Проблема решается за счет сложной механизации — выдвижных закрылков и предкрылков. Самолеты меньшего размера, взлетающие с небольших аэродромов и имеющие для этого большие крылья, вынуждены идти на крейсерском участке с неоптимальным углом атаки, что приводит к дополнительному расходу топлива.

Но, если на взлете множество электромоторов, соединенных с винтами, будут дополнительно обдувать крыло, его не придется делать слишком широким. Самолет взлетит с коротким разбегом, а на крейсерском участке узкое крыло не создаст проблем. Машину будут тянуть вперед винты, вращаемые маршевыми электродвигателями, а пропеллеры вдоль крыла на этом этапе будут сложены или убраны до посадки.

В качестве примера можно привести проект NASA — X-57 Maxwell. Концепт-демонстратор оснащен 14 электромоторами, размещенными вдоль крыла и на законцовках консолей. Все они работают только во время взлета и посадки. На крейсерском участке задействованы только двигатели на концах крыла. Такое размещение моторов позволяет снизить негативное влияние вихрей, возникающих в этих местах. С другой стороны, силовая установка получается сложной, а значит, ее дороже обслуживать и вероятность отказов тоже выше. В общем, ученым и конструкторам есть над чем подумать.

X-57 Maxwell Разрабатываемый NASA прототип полностью электрического самолета воплощает в себе популярную идею распределенной электрической силовой установки. На крыле размещают 14 пропеллеров — из них 12 работают только на взлете и посадке, дополнительно обдувая крыло и увеличивая таким образом подъемную силу.

Выручит жидкий азот

«Электрический самолет предоставляет множество возможностей для оптимизации, — говорит Сергей Гальперин. — Можно экспериментировать, например, с комбинированием тянущего и толкающего винтов. Электродвигатели гораздо выигрышней по сравнению с ГТД в конвертопланах, так как безопасный поворот электромотора в горизонтальное положение не представляет такой сложной инженерной проблемы, как в случае с традиционными двигателями. В электросамолете можно обеспечить полную интеграцию всех систем, создать новую систему управления. Даже гибридные машины будут производить меньше шума и вредных выбросов».

Как и аккумуляторы, электромоторы по мере увеличения мощности наращивают массу, объем и тепловыделение. Требуются новые технологии, которые сделали бы их более мощными и легкими. Для отечественных разработчиков гибридных силовых установок настоящим прорывом стало сотрудничество с российской компанией «СуперОкс» — одним из пяти крупнейших в мире поставщиков материалов со свойствами высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Сейчас «СуперОкс» разрабатывает электродвигатели со статором из сверхпроводящих материалов (охлаждаемых жидким азотом). Эти моторы с хорошими для авиации характеристиками станут основой гибридной силовой установки для регионального самолета, который, возможно, поднимется в небо в середине будущего десятилетия. В этом году на авиасалоне «МАКС» специалистами ЦИАМ был представлен демонстратор такой установки мощностью 10 кВт. Планируемый самолет будет оснащен гибридной силовой установкой с двумя двигателями мощностью 500 кВт каждый.

«Прежде чем говорить о гибридном электросамолете, — рассказывает Гальперин, — необходимо испытать нашу установку на земле, а затем в летающей лаборатории. Мы надеемся, что это будет Як-40. В нос машины вместо радара мы сможем поставить 500-киловаттный ВТСП-электродвигатель. В хвост вместо центрального двигателя установим турбогенератор. Двух оставшихся двигателей «Яка» будет вполне достаточно, чтобы испытать наше детище в большом диапазоне высот (до 8000 м) и скоростей (до 500 км/ч). И даже если гибридная установка откажет, самолет спокойно сможет завершить полет и приземлиться». Лаборатория-демонстратор по плану будет оборудована в 2019 году. Цикл испытаний предварительно назначен на 2020 год.

Умные небеса

Электрическая и гибридная тяга занимает значительное место в планах крупнейших мировых авиапроизводителей. Вот так выглядят основные черты пассажирской авиации середины нынешнего века согласно программе Smarter Skies компании AIRBUS.

«Зеленый» полет

Самолеты будущего сконструируют таким образом, чтобы максимально уменьшить углеводородный след в атмосфере. Распространение получат газотурбинные двигатели на водороде, гибридные схемы и полностью электрические самолеты на батареях. Предполагается, что батареи будут подзаряжаться от экологически чистых источников электричества. Возможно появление в районе аэродромов крупных ветропарков или солнечных электростанций.

Свобода в небе

Интеллектуальные лайнеры будут самостоятельно прокладывать маршруты исходя из параметров экологичности и топливной эффективности на основе анализа данных о погоде и состоянии атмосферы. Также они смогут собираться в формации наподобие птичьих стай, что позволит снизить лобовое сопротивление для отдельных входящих в формацию ЛА и уменьшить энергозатраты на полет.

Скорее от земли

Новые силовые установки и аэродинамика лайнеров позволят им взлетать по максимально возможной крутой траектории, чтобы уменьшить шум в районе аэропортов и как можно скорее достичь крейсерского эшелона, где самолет демонстрирует оптимальные экономические характеристики.

Посадка без двигателя

Самолеты будущего смогут заходить на посадку в планирующем режиме. Это сэкономит топливо, уменьшит уровень шума в районе аэропортов. Также снизится посадочная скорость. Это позволит сократить длину взлетно-посадочных полос.

Никакого выхлопа

Аэропорты будущего полностью откажутся от ДВС, сжигающих топливо. Для руления лайнеры будут оснащены электрическими мотор-колесами. Как альтернатива — скоростные беспилотные электротягачи, которые смогут быстро доставлять самолеты от перрона к ВПП и наоборот.

Статья «Вверх на электричестве» опубликована в журнале «Популярная механика» (№1, Январь 2018).

www.popmech.ru

9 моделей которые уже летают в небе!

В борьбе за чистоту окружающей среды хороши все методы. Уже становятся привычными электромобили на улицах городов, которые называют транспортом будущего, потому что это самый экологичный транспорт. Но электричество завоевывает  и небо! Его в недалеком будущем бороздить будут исключительно электросамолеты.

Пришло время экспериментов Mauro Solar Riser

Впервые в воздух в 1979 году с пилотом на борту  поднялся электросамолет Mauro Solar Riser, на борту которого стол «бошевский» электромотор, мощность которого составляла всего 3,5 л. с, а питание осуществлял никель-кадмиевый аккумулятор, который «позаимствовали» у вертолета. 

Электросамолет Mauro Solar Riser

Solar-Powered Aircraft Developments

Спустя пару месяцев повторили эксперимент британцы, подняв в небо электросамолет  Solar-Powered Aircraft Developments.  Затем в 1981 году свои силы пробовали французы, за ними немцы (1987 год). С тех пор технологии шагнули далеко вперед. Создание электросамолетов продолжается. При этом, каждая модель последующая становится более совершенной: увеличивается грузоподъемность и дальность полета, скорость, а также улучшается внутренняя отделка. И в наши дни уже речь идет о серийном производстве.

Электросамолет  Solar-Powered Aircraft Developments

Китайцы заняли лидирующую позицию в освоении неба — Yuneec International E430

Впервые полноценный электросамолет появился всего шесть лет назад. Это была китайская разработка Yuneec International E430. Двухместная конструкция  весила 430 кг и заряжалась от обычной розетки в течение 3-4 часов. В небо ее поднимал 54-сильный двигатель. С 2012 года начато его серийное производство.

Электросамолет Yuneec International E430

Electravia ElectroLight 2, Pipistrel Taurus Electro G2, Cessna и Schempp-Hirth Flugzeugbau

С того момента  многие предприятия свои усилия направили на создание собственных электрических летательных аппаратов: Electravia ElectroLight 2, Pipistrel Taurus Electro G2, даже Cessna и Schempp-Hirth Flugzeugbau.

Электросамолет Electravia ElectroLight 2

Электросамоелет Pipistrel Taurus Electro G2

Электросмалет Schempp-Hirth Flugzeugbau

Конкуренты китайским электросамолета — Panthera Electro

У китайцев появились достойные конкуренты, например, представленный в 2012 году  версия электрическая Panthera Electro (есть бензиновый вариант — Pipistrel Panthera), привлекающий внешней красотой и дороговизной материалов, использованных для внутренней и наружной отделки. Совсем немного не дотягивает по мощности электродвигатель до своего бензинового собрата, выдавая вместо 160 кВт пока только 145. Зато дальность полета, составляющая четыреста километров – вполне приличная. Предусмотрен на случай разрядки парашютный спуск самолета.

Электросамолет Panthera Electro

Пока эта модель не имеет возможности зарядиться в воздухе, но в этом направлении ведутся работы.

Elektra Two

Анонсировала свою двухместную модель  и компания PC-Aero: Elektra Two должна, по всем прогнозам, быть лучшей среди прошедших уже испытания китайской и немецкой конструкций.

Электросамолет Elektra Two

Сложности в создании электросамолетов

В чем они? Казалось бы, что их не должно быть – всего-то и нужно заменить двигатель бензиновый на электрический. Но, масса играет большую роль, хотя в случае с электромобилями, она практически незаметна. Но, если там, увеличивая мощность батареи, можно добиться увеличение дальности, то в случае с летательными аппаратами этого допустить нельзя. Самолет, чтобы не потерять полетные качества, должен оставаться легким.

Если удастся конструкторам преодолеть проблему дальности полетов и очень быстрого разряда батареи, то топливные братья электросамолетов  покинут небо.

Сложности не могут, однако, соперничать с плюсами электрических самолетов: отсутствие вибрации и шума, т.е. повышение комфортности; экологичность; низкая стоимость эксплуатации.

Предложение от Элон Маска

Конечно, в стороне от этой проблемы не мог остаться создатель лучшего на данный момент электроавтомобиля Тесла, Элон Маск. Как только он успевает везде?! Все его разработки отличаются высокой скоростью: Тесла и электронные переводы, перевозка на небольшие расстояния пассажиров и грузов  с использованием Hyperloop. Нет предела его претенциозности. Теперь он говорит о замысле, поистине грандиозном – создании электросамолета.

Зная его, нет сомнений, что и в завоевании воздушного пространства он добьется успеха. Маск уже представил зарисовку слушателям, как всегда, не слишком вдаваясь в подробности. Но, когда речь идет о специалисте такого уровня, который не просто занимается бизнесом, а  до мелочей знает все об автомобиле и ракетах, ему нельзя не доверять.

Перед своими конкурентами он выигрывает уже тем, что имеет собственные аккумуляторы, технологии космические собственной разработки и неудержима энергия, ведущая к успеху.

Электрический самолет Airbus E-FAN

Ну, и конечно, нельзя не вспомнить о первом, уже поднимавшемся в небо, действующем электросамолете Airbus E-FAN, черпающем энергию от батареи, емкость которой 40 ампер-часов, которая состоит из ста двадцати литий-полимерных аккумуляторов, может находиться в полете почти час и летать со скоростью 220 км/час.

Весит E-FAN пол тонны, в длину он 6.67 м, в полете не шумит, лишь издает негромкий звук,  как от работающего фена. Технологий, которые способны в малой авиации устроить революцию много, но и недостатков хватает. Поэтому специалисты работают над их устранением, после чего можно будет говорить о серийном выпуске летательного аппарата.

motocarrello.ru

Электрические самолёты: будущее, которое наступило

 

Эра авиастроения, начавшаяся более века назад, в ближайшем будущем может кардинально измениться, причём, обусловлено это будет не созданием каких-либо уникальных летательных аппаратов, а доработкой ныне существующих конструкций. На сегодняшний день стоимость перелёта на воздушных судах из одной точки земного шара в другую определяется главным образом объёмами затраченного горючего, и хотя крупнейшие в мире авиастроители, в частности, речь идёт о корпорациях «Airbus» и «Boeing», активно вкладывают средства в создание более эффективных двигателей, однако, если перелёты и удаётся удешевить, то не более чем на 10-12%. Тем не менее, далеко не все осознают, что будущее авиации уже наступило, в частности, на сегодняшний день существуют пять разнообразных моделей электрических самолётов, способных перемещаться на дальних расстояниях, расходуя при этом на 40-50% меньше горючего.

 

Самолёт Airbus E-Fan

 

Наибольших успехов в создании электрических самолётов добилась европейская авиастроительная корпорация «Airbus». Обусловлено это в первую очередь тем фактом, европейский производитель прекрасно осознаёт, что далеко не во всех регионах земного шара имеется достаточное количество углеводородного топлива, а учитывая постоянный спрос на него, уже в будущем, стоимость нефти, а равно и топлива созданного на его основе, лишь продолжит расти. Исходя из этого, корпорация «Airbus» уже несколько лет трудится над созданием электрических самолётов, причём, речь идёт как о частных летательных аппаратах, так и о полномерных авиалайнерах, способных перевозить на своём борту до 180-150 пассажиров.

Прекрасным примером инженерной мысли авиаконструкторов из корпорации «Airbus» является проект Vahana, представляющий собой одноместное воздушное судно, которое может использоваться для полетов, как в городской черте, так и на довольно внушительных расстояниях. Предполагается, что подобные летательные аппараты в ближайшем будущем придут на смену обычным автомобилям, так как при помощи этого воздушного судна можно беспрепятственно перемещаться на дистанциях до 150 километров при максимальной скорости полёта в 120 км\ч.

 

Летательный аппарат Airbus Vahaha

 

Отнюдь не менее интересным проектом корпорации «Airbus» является электрический летательный аппарат CityAirbus, представляющий собой один из видов общественного транспорта, в частности, при помощи этого воздушного средства, можно будет перемещаться в радиусе 50 километров, при максимальной вместимости на борту до 14 человек. Предполагается, что после начала серийного производства этих летательных аппаратов, стоимость перелёта в них составит порядка 20 долларов за каждых 10 километров маршрута, что является весьма приемлемым.

 

Проект CityAirbus

 

Отнюдь не меньших успехов смогла добиться американская авиастроительная компания «Zunum Aero», которая с 2013 года занимается разработкой двух моделей электрических пассажирских самолётов, одна из которых ориентирована на эксплуатацию в секторе коммерческих перевозок, а другая нацелена на бизнес-перевозки. Реализация бизнес-джета Zunum AeroJet намечена на 2020 год, и вполне вероятно, этот 10-местный самолёт сможет успешно конкурировать с крупнейшими в настоящий момент авиастроителями, занятыми в секторе производства самолётов административного типа. Что же касается модели Zunum Aero CRJ, то сроки реализации данного проекта будут зависеть от успешности создания бизнес-джета, но, по мнению экспертов, это воздушное судно сможет успешно подняться в воздух уже к 2022 году.

 

Самолёт Zunum Aero CRJ

 

Израильские инженеры из компании «Eviation» также смогли сильно продвинуться в реализации проекта создания электрического самолёта предназначенного для перевозки на своём борту людей. Как сообщают представители компании «Eviation», самолёт Eviation Aircraft сможет совершать перелёты на дистанциях до одной тысячи километров, при максимальной вместительности на борту до 12 человек. На данный момент проект всё ещё находится в стадии реализации, однако, предполагается, что уже к 2023 году самолёт сможет произвести свой первый полёт.

 

Самолёт Eviation Aircraft

 

Коммерческий пассажирский лайнер Wright Electric представляет собой довольно интересный проект, реализуемый американскими инженерами и учёными. Как следует из официальных данных, этот самолёт позволяет перевозить на своём борту до 186 пассажиров на дистанциях до 900 километров, что вполне подходит для полётов по местным, региональным и даже международным маршрутам, при этом, по сравнению с обычными самолётами, стоимость перелёта может сократиться на 50-60%.

 

Самолёт Wright Electric

 

Фактически, авиастроители активно внедряют новые технологии, и будущее авиации мы сможет увидеть и ощутить уже в будущем десятилетии.

 

Костюченко Юрий специально для Avia.pro

avia.pro

Более электрический самолёт | Кот Шрёдингера

Словосочетание, вынесенное в заголовок, наверняка смутит поклонников изящного стиля. И понятно почему: более или менее бывают качественные прилагательные (храбрый, добрый, скромный), но никак не относительные (стеклянный, оловянный, электрический). Ничего, однако, не поделаешь, именно так — более электрический самолёт — называют специалисты одну из главных тенденций в авиастроении. Ради этой задачи русский язык ­может пойти на компромисс. Основная идея — увеличить долю электричества в энергопотреблении самолёта. Сейчас около трети энергии двигателя тратится не на полёт, а на всевозможные вспомогательные функции: забор и фильтрацию воздуха, руление по взлётной полосе и т. д. Однако большую часть этих действий можно производить за счёт электричества. Так будет удобнее и экономичнее.

Полёт как чудо

Когда размышляешь о самолёте будущего, то образы возникают примерно такие: нечто похожее на летающую тарелку перемещается с гиперзвуковой скоростью, перевозя по тысяче человек вместе с автомобилями и домашними животными… Пока, понятное дело, это фантастика.

В ближайшие 5–15 лет самолёт вряд ли радикально изменится. Но его можно сделать ещё более комфортным. Мы хотим есть в полёте только что приготовленный ужин, подзаряжать ноутбук и планшет и вообще чувствовать себя как дома, а то и лучше.

При этом во всём мире ужесточают экологические требования: необходимо уменьшать шум и выбросы. Международное сообщество поставило задачу к 2050 году сократить выбросы СО2 на 75 %. Ну а компаниям-​перевозчикам, естественно, хочется уменьшить расходы на полёт и обслуживание. Тогда билеты станут дешевле, а прибыль больше.

О будущем самолётов мне рассказывает директор Научно-​технического центра «Объединённой авиастроительной корпорации» Владимир Каргопольцев — «главный учёный ОАК», как его неофициально называют.

Владимир Каргопольцев. Выпускник МАИ. С 1969 года работал в Центральном аэрогидродинамическом институте им. профессора Н. Е. Жуковского. В 2006-м был избран директором института. С 2007 года — директор Научно-​технического центра «Объединённой авиастроительной корпорации».

Немного смущаюсь — этот человек причастен к тайнам самолётостроения, а я лишь любопытный пассажир. Честно признаюсь:

— Я, наверное, летал больше сотни раз. Но каждый полёт для меня по-​прежнему чудо. Почему многотонная махина поднимается в воздух, я ещё могу понять. Но то, что она летит со скоростью пистолетной пули на высоте побольше Эвереста, а я почти ничего этого не чувствую… Магия — да и только!

— Вы в чём-​то правы. Это похоже на чудо. В самолёте сотни тысяч элементов, образующих единую систему. Вероятность того, что один из них выйдет из строя, очень мала, но, складываясь по цепочке, становится большой. А надо не только поднять самолёт в воздух и заставить лететь, есть задачи посложнее — сделать полё­ты дешёвыми, тихими и экологичными. И что самое сложное, решать эти задачи нужно одновременно, хотя они противоречат друг другу. И здесь важную роль может сыграть использование электрической энергии.

«Это нож в спину двигателя…»

Рассматриваю схему самолёта в разрезе. Я сразу предупредил сотрудников ОАК, что пацифист и не интересуюсь военной авиацией. Поэтому мне показывают пассажирский Sukhoi Superjet 100 — один из первых самолётов, созданных в России после долгого перерыва.

Sukhoi Superjet. Российский ближнемагистральный пассажирский самолёт. Первый полёт совершил 19 мая 2008 года. На ноябрь 2017-го было построено 150 самолётов.

Вокруг картинки разбросаны аббревиатуры: СКВ, ­БРЭО, ПОС… Эти загадочные слова обозначают как раз то, что делает наш полёт комфортным и безопасным. Например, СКВ — это вовсе не свободно конвертируемая валюта, а система кондиционирования воздуха, ­БРЭО — бортовое радиоэлектронное оборудование, а ПОС — противообледенительная система.

Суммарная мощность этих устройств может доходить до 1,8 мегаватта, что эквивалентно затратам городского квартала или даже небольшого посёлка. Это без учёта расходов на сам полёт — речь только о вспомогательных системах.

Современный самолёт использует четыре вида энергии: пневматическую, гидравлическую, электрическую и механическую. Например, гидравлика ­обеспечивает работу шасси и дверей, механика — масляных и топливных насосов. Пневматика применяется для запуска двигателя и кондиционирования воздуха. В традиционном варианте на электрику приходится примерно одна восьмая всех затрат, а то и меньше.

— Это неправильно, ведь электричество — наиболее уп­равляемый вид энергии, — говорит Каргопольцев и переходит на профессиональный язык: — Решение этой многомерной оптимизационной задачи основано на технологиях мехатронных систем, основу которых образует точное цифровое управление функциональными процессами всех систем самолёта. Управление полной энергией самолёта наиболее эффективно ­реализуется при переходе к одному типу энергии — электрическому. Сейчас это направление в развитии авиации рассматривается в качестве одного из главных.

Попробуем объяснить проще. Самый очевидный пример — шасси. Обычно самолёт рулит по аэродрому, используя основной двигатель в режиме малой тяги. Получается не очень эффективно. Много шума, грязи, большой расход горючего, низкая манёвренность. Инженеры ОАК предлагают не трогать двигатель, а превратить самолёт в подобие электромобиля.

— Мы разработали электрический привод для Superjet, — рассказывает Каргопольцев. — Сначала думали на носовое шасси установить, но на него приходится только 7–8 % массы — начинается пробуксовка. И мы вставили привод в основное шасси. Благодаря этому самолёт теперь разворачивается на месте, ездит задним ходом. Когда использовался двигатель, это было нереально. А сейчас он может хоть вальс танцевать! Я не шучу — вам показать?

На экране смартфона загружается видео. Действительно, манёвры самолёта на аэродроме напоминают танец.

— Шасси с электрическом приводом более ­проходимо. А значит, снижаются требования к взлётной полосе. К тому же это безопаснее. 75 % повреждений самолёт получает во время руления по земле: например, в работающий двигатель может залететь камешек, — продолжает Каргопольцев. — Наконец, экология. ­Самолёт сильнее всего загрязняет воздух не когда он в небе, а при взлёте и посадке, на аэродромах и возле них. Уверен, что те, у кого нет электрического шасси, скоро начнут платить штрафы. Это как с шумом. Когда на Западе собирались вводить ограничения по шуму, это казалось смешным. А сейчас это норма, с которой сталкивается каждая авиакомпания.

ОАК подсчитала выгоды от перехода на электропривод­ное шасси. За год можно будет сэкономить до 200 тысяч литров горючего (на один самолёт). Количество вредных выбросов возле аэродромов снизится на 75 %; шум в районе руления уменьшится на 90 %; вероятность попадания посторонних предметов в двигатель до взлёта сократится до нуля; парк ­наземных тягачей — на 40 %. В перспективе появляется возможность уменьшить взлётно-​посадочную дистанцию и снизить требования к базированию самолёта.

Другой пример — кондиционирование воздуха. ­Сидя в салоне у окошка, сложно поверить, что в каких-​то двадцати сантиметрах верхняя граница атмосферы, минус пятьдесят градусов и разрежённый воздух, от которого началась бы горная болезнь даже у опытного альпиниста. Мы дышим спокойно.

— Это нож в спину двигателя! — сокрушается Каргопольцев.

Он имеет в виду, что воздух, которым мы дышим, отбирается у основной турбины, что снижает её эффективность. Конечно, берут его не из камеры сгорания, а на первых стадиях компрессии. Но он всё равно горячий — до 500 градусов. Воздух нужно охладить, очистить и увлажнить, стабилизировать давление. На это требуется энергия, которую тоже отнимают у двигателя.

— В идеале воздух следует забирать отдельно. Но для этого нужна электрика — для компрессора, фильтров и всего остального, — продолжает учёный.

Летим дальше. Для запуска основных турбин самолёта обычно применяется устройство под названием ВСУ — вспомогательная силовая установка. Это газотурбинный двигатель, расположенный, как правило, в хвосте. Иногда его используют и как источник энергии для вспомогательных систем. Но большую часть времени эта увесистая штука простаивает и летит просто как багаж. ВСУ реально заменить электричеством, как в автомобилях.

Электрификация может коснуться и самого ­двигателя. В нём много чего работает на механике, пневматике и гидравлике — системы смазки, подачи топлива и т. д. Если их сделать электрическими, то масса двигателя уменьшится на 10–15 %, а стоимость обслуживания — в два-​три раза.

Впрочем, учёные думают не только о выгодах, но и об угрозах. Не даст ли электроника сбой, когда вокруг столько электромагнитных полей? Не спровоцирует ли более электрический самолёт образование молний? Надо всё просчитывать и моделировать.

Отдельные вопросы — потеря энергии при передаче по проводам и пожарная безопасность. Здесь на помощь может прийти ещё одна технология — сверхпроводимость. Речь идёт о способности некоторых сплавов при очень низких температурах проводить ток с нулевым сопротивлением. Грубо говоря, провода погружают в жидкий азот, и электричество течёт по ним без потерь. Достоинство сверхпроводимости ещё и в том, что, случись вдруг короткое замыкание, цепь сразу разорвётся и пожара не будет.

Тяжёлое электричество

Использование электричества для перемещения по воздуху имеет давнюю историю. Сложно сказать, кто был первым. Наверное, отсчёт стоит вести с изобретателя Гастона Тиссандье, который в 1883 году совершил полёт на дирижабле La France, используя электрический двигатель.

Получается, электромоторы стали применять для полётов даже не в прошлом, а в позапрошлом веке, однако сейчас электрический привод шасси воспринимается как инновация. Что же пошло не так?

Для ответа на этот вопрос достаньте из кармана смартфон и взвесьте его в руке. Чуть ли не половину массы гаджета составляет аккумуляторная батарея. Сколько ни вкладывают в свои разработки гиганты хайтека, средства хранения энергии остаются всё такими же тяжёлыми. Кстати, на первом электрическом ­дирижабле ­была установлена батарея весом больше 400 килограмм — вместо неё можно было взять пятерых пассажиров.

В самолётах проще было использовать углеводороды: керосин и бензин. Только в 1973 году, то есть через девяносто лет после опыта с дирижаблем, состоялся полёт моторного планера Militky MB‑E1 на электродвигателе. Он продержался в воздухе чуть больше десяти минут, а разместиться внутри могли лишь пилот и один пассажир. Выглядело не очень серьёзно, учитывая, что обычные лайнеры летали через океан с тремя сотнями человек на борту.

Конечно, с тех пор технологии продвинулись вперёд. Например, стали активно использоваться солнечные батареи. С их помощью самолёты уже могут перемещаться на сотни километров. Пару лет назад Solar Impulse 2 даже совершил кругосветное путешествие — правда, с 12 промежуточными посадками.

Но всё это маленькие машины, для которых полёт — это эксперимент, вызов, приключение. А мы-​то хотим просто пройти регистрацию в аэропорту, сесть в кресло, задремать и проснуться, допустим, в Сочи. Или в Берлине. Никакой площади крыла не хватит, чтобы собрать столько солнечной энергии: в случае пассажирского лайнера это несколько тысяч квадратных метров.

Юрий Добровольский. Доктор химических наук, профессор МГУ им. М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией в Институте проблем химической физики РАН. Сфера научных интересов — новые материалы, электрохимические источники энергии. Разработанный при его участии мультикоптер продержался в воздухе 3 часа 10 минут, установив мировой рекорд по продолжительности полёта среди таких устройств.

Увы, о полностью электрических самолётах, рассчитан­ных на массовые перевозки, речи пока не идёт. ­Зато во­всю обсуждается увеличение доли электричества в энергетическом обеспечении самолёта. Напомним, кроме собственно движения в воздухе самолёту нужно ещё очень много энергии — почти два мегаватта. Но получать дополнительные ватты можно, например, преобразуя энергию посадки самолёта в электричество. Однако на этом проблемы не заканчиваются.

— То, что электрическая энергия самая удобная и эффективная, вроде бы никто не оспаривает. Возникает вопрос, в чём её хранить, — начинает объяснять химик Юрий Добровольский.

Самый очевидный ответ — аккумуляторы. Да, на самолётах их тоже используют, но в очень ограниченных масштабах. Как уже говорилось, они слишком тяжёлые. Один килограмм запасает от 20 до 100 ватт энергии, а значит, для потребностей более электрического самолёта нужна аккумуляторная установка как минимум в несколько тонн.

Вторую проблему тоже легко понять, вспомнив о мобильнике. Если несколько веков назад каждый приличный человек должен был перед сном помолиться, то сейчас большинство совершает другой ритуал — ставит на зарядку гаджеты. Аккумуляторы не умеют ­быстро накапливать и отдавать энергию. Представьте, что самолёты будут часами стоять и заряжаться — авиаперевозчики тут же обанкротятся. Надо искать дополнительный способ хранения электричества.

Протоны, электроны и другие спутники пассажира

Когда лет через десять вы будете взмывать в небо, предвкушая свидание с тёплым морем или интересную встречу на конференции, не забудьте помянуть добрым словом две технологии: суперконденсаторы и топливные химические элементы. Именно их предлагают использовать для запасания энергии в более электрическом самолёте как дополнение к традиционным аккумуляторам.

Суперконденсатор (его ещё называют ионистором) представляет собой нечто среднее между традиционным конденсатором и химическим источником тока. Главная особенность — использование пористых материалов вроде активированного угля или вспененных металлов. Среди плюсов долговечность, а главное, большие токи зарядки и разрядки. В самолёте такое устройство можно использовать, например, для запуска маршевого двигателя — когда нужно много энергии, но на очень короткий срок. Есть у него и минусы: дорогой и довольно быстро теряет заряд.

Поэтому для остальных задач больше подойдёт вторая технология. Юрий Добровольский — один из немногих российских учёных, которые разрабатывают топливные химические элементы для самолётов:

— Они относительно небольшие и лёгкие, ведь вся энергия у них в водороде. Это важно для авиации. На один килограмм массы можно запасти не меньше 500 ватт.

Работа такого топливного элемента напоминает горение: на входе кислород и водород, на выходе энергия, только не тепловая, а электрическая.

Устроена эта штука так. С одной стороны катод (отрицательный полюс), с другой — анод (положительный). Оба электрода обычно представляют собой угольную пластину, на которую нанесён катализатор — платина или платиновый сплав.

Если вкратце, то на аноде молекулы водорода распадаются на ионы — отрицательные электроны ­отделяются от положительных протонов. Дальше в дело ­вступает специальная мембрана, которая пропускает протоны и задерживает электроны. Когда водородные протоны добираются до катода, они соединяются с другими электронами и молекулами кислорода. Итог реакции — обычная вода, электричество и немножко тепла. КПД устройства доходит до 70–80 %.

Сама идея не нова. Ещё в 1839 году английский учёный Уильям Гроув обнаружил, что водород и кислород можно превращать в воду без горения, получая при этом ток и тепло.

Но одно дело лабораторный эксперимент, другое — промышленное использование. Долгое время топливные элементы были очень капризными: плохо реагировали на тряску, перепады температуры и прочие вызовы окружающей среды. Технологию надо было доводить до ума, чем занимались и занимаются учёные во многих лабораториях мира.

Юрий Добровольский с коллегами достиг в этом деле немалых успехов.

— Наши топливные элементы могут работать даже при минус сорока. А западные аналоги рассчитаны только на плюсовые температуры.

Естественно, такие системы имеют и недостатки. Например, они достаточно дорогие.

— Это, наверное, из-​за платины, которая используется как катализатор? — уточняю я.

— Не совсем. Стоимость платины всего 5 %. Самое затратное здесь мембраны, их очень сложно сделать. Правда, у нас это получается дешевле, чем у многих. Собственно, технология изготовления мембран и есть наше главное ноу-​хау. К тому же эти затраты в ­любом случае окупятся, ведь топливные элементы живут очень долго. Мы проверяли: 50 тысяч часов непрерывной работы они выдерживают. Это столько, сколько живёт сам самолёт.

Следующий вопрос: где взять водород для заправки? С этой проблемой столкнулись, когда начали внедрять автомобили на водороде. Может, они и чище, и эффективнее, но бензин можно залить в бак на каждом углу, а заправку альтернативного типа ещё найти надо.

Добровольский уверен, что с самолётами таких трудностей не будет.

— Водород может обеспечить практически любой город с населением больше ста тысяч. Его же и так производят, например, для изготовления пластмасс, мыла, маргарина, удобрений.

Исследования Юрия Добровольского и его коллег — это уже не теория, не лабораторные опыты, а вполне применимая технология. Учёные активно сотрудничают с ОАК и другими производственными компаниями.

— Я думаю, электрики в самолёте с каждым годом будет всё больше. Когда-​нибудь дело дойдёт и до маршевого двигателя — мы откажемся от тепловой машины в пользу электричества. 

 

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №11-12 (37-38) за ноябрь-декабрь 2017 г.

Подписаться на «Кота Шрёдингера»

 

kot.sh

Сначала гибридный, а потом полностью электрический самолёт

 

Запасы углеводородов на нашей планете подходят к концу, максимум ещё 100 лет и они будут исчерпаны. Самолёты с газотурбинными двигателями, использующие энергию углеводородного топлива, будут трудиться ещё несколько десятилетий, но уже сейчас можно сказать, что наступает эра электрических самолётов. На данный момент находятся в разработке несколько проектов воздушных судов, использующих электрическую энергию для их движителей.

История создания электросамолётов

Идея полностью электрического самолёта, конечно, заманчивая, но в ближайшей перспективе трудноисполнимая. Дело в том, что современные ионно-литиевые батареи по энергетической плотности уступают углеводородному топливу на порядок и выход из этого положения видится в использовании на первых порах гибридных двигателей, где газотурбинный мотор приводит в движение электрогенератор, вырабатывающий энергию для винтового или вентиляторного движителя.

Первый в истории авиации самолёт с электрическим двигателем Mauro Solar Riser

Но идея полностью электрического самолёта не оставляет изобретателей, впервые в воздух в 1979 году поднялся электросамолёт Mauro Solar Riser c «бошевским» электромотором мощностью всего 3.5 л.с, который питался от никеле-кадмиевой батареи, взятой с вертолёта. Через два месяца англичане опробовали в воздухе свой Solar-Powered Aircraft Developments, затем в воздушном океане электросамолёты испытали французы и немцы.

Многие известные фирмы начали создавать свои проекты электросамолётов, технологии изготовления с каждым годом улучшались, увеличивалась грузоподъёмность, повышались показатели скорости и дальности полёта. Всего шесть лет назад китайцы создали полноценный электроcамолёт  Yuneec International E430. Это был двухместный аппарат  весом 430 кг. с 54-сильным мотором, батарея которого заряжалась от обычной розетки. Он был запущен в серию с 2012 года.

Китайцы организовали серийное производство своих электросамолётов

Но больше всего в создании электросамолётов продвинулась компания Airbus, разработавшая и воплотившая в жизнь проект летательного электрического аппарата Airbus E-FAN с электромотором, питающимся от двадцати полимерно-литиевых аккумуляторов общей ёмкостью 40 ампер-часов. Электросамолёт развивает скорость 220 км/час и может находиться в воздухе около часа. Стоит, однако, заметить, что все эти аппараты одно или двухместные самолёты и в ближайшем будущем пока не предвидится создание мощных и лёгких аккумуляторов, чтобы сконструировать многоместный пассажирский самолёт на электрической тяге.

Airbus дальше всех продвинулась в разработке самолётов с электродвигателями

Российские разработки гибридных движителей

Созданием гибридных двигателей в России занимается коллектив сотрудников проектного комплекса «Гражданские самолёты» научно-исследовательского центра «Институт имени Н.Е. Жуковского» под руководством С.Б. Гальперина. Учёные предполагают, что лишь в 2030 году ионно-литиевые батареи улучшат показатели в два раза, а гибридные двигатели возможно создавать уже сейчас и это самый перспективный вариант на данный момент.

Есть, конечно, идея создания помимо гибридных двигателей, моторов на водородном топливе, но эта концепция нуждается в дополнительных исследованиях и значительной доработке.

Энергетические потребности у самолёта на каждом этапе полёта разные, на взлёте ему нужен максимальный режим работы двигателя, на крейсерском участке другой он меньше по энергопотреблению в 5-6 раз, на посадке – это совершенно другой расход энергии. Таким образом, обычный ГТД должен работать на разных режимах и не всегда оптимальных, с точки зрения экономики.

Гибридный самолёт будущего

Гибридный двигатель подразумевает использование ГТД и электрогенератора, питающего электромотор движителя. В гибридной схеме газотурбинный двигатель работает в постоянном наиболее экономичном режиме, подобно газовым турбинам электростанций, работающих в таком режиме годами. Его задача вырабатывать энергию для электродвигателя и подзарядки аккумуляторных батарей.

Аккумуляторы будут нужны на взлёте в течение нескольких минут и расход энергии не будет таким большим, поэтому вес и размер батарей будет вполне приемлемый. В этом случае ГТД нужен менее мощный и простой по конструкции, но более экономичный и экологичный, а значит более дешёвый и с большим ресурсом.

Совместно с российской компанией «СуперОкс» разработан электромотор со статором из материалов с большой степенью сверхпроводимости, охлаждаемых жидким азотом. Ведь электродвижки большой мощности требуют большого веса, объёма и тепловыделения. Такой мотор с нужными авиационными характеристиками станет гибридной силовой установкой для российских самолётов регионального назначения и его поднимут в воздух уже, возможно, в будущем десятилетии.

В 2020 году предполагаются испытания такой силовой установки на переоборудованном Як-40. 500-киловаттный высокотемпературный со сверхпроводимостью электродвигатель будет размещён в носу самолёта вместо РЛС, в хвостовой части на месте центрального двигателя Як-40 будет размещён турбогенератор. Пара оставшихся моторов самолёта вполне обеспечат испытания на высотах до 8 тыс. метров и скорости 500 км/час и безопасную посадку при возможном отказе гибридного двигателя. Летающую лабораторию Як-40 оборудуют уже в конце 2019 года.

Заключение

Совершенно очевидно, что в настоящее время самым разумным будет продвижение гибридной версии таких летательных аппаратов, поскольку вполне реален экономический эффект и безопасность от сочетания ГТД и электромоторов в таких самолётах. Самый объективный судья — это время которое и расставит всё по местам, но уже сейчас ясно, что электрический самолёт – это экологически чистый и гораздо экономичный воздушный транспорт.

aviarf.ru

Полностью электрический самолет E-Fan в 2020 году Россия построит своего конкурента

Высшую награду журнала Popular Science получил полностью электрический самолет E-Fan

Журнала Popular Science отметил премией Best of What’s New в аэрокосмической категории в 2014 году, не вырабатывающий углекислого газа, ПЭС —   выпущенный компанией Airbus Group полностью электрический самолет. Это журнал – крупнейшее в мире издание  о науке и технике, выбрало самолет E-Fan, предназначенный для тренировочных полетов, из тысячи аналогичных конструкций.

Фото самолета E-Fan

Награда у самолета не единственная: в августе он получил на американском автосалоне Oshkosh AirVenture приз и награду PADA. Призы этой организацией вручаются ежегодно инженерам и конструкторам лучших самолетов в мире.

Особености электрического самолета E-Fan

Этот самолет, несмотря на недолгую историю, уже совершил более шестидесяти тестовых полетов, в том числе демонстрационный, проходивший перед тысячной аудиторией  авиасалона Фарнборо-2014. Чем же так замечательна новинка? Самолет ни в воздухе, ни на земле не производит выбросов углекислого газа, поскольку работа его осуществляется при помощи электродвигателя, что во много раз снижает еще и уровень шума.

Созданием полностью электрического инновационного самолета занимаются и специалисты NASA. Небольших пропеллеров у него будет восемнадцать, а разместить их планируют  на крыльях экстремального самолета, размах которых достигнет 9,5 метров. Работа пропеллеров производиться будет за счет использования  литий – железо – фосфатных аккумуляторов.

На разных скоростях функционировать каждый из них может самостоятельно, что поможет оптимизировать расход электроэнергии.

Во время полета возможно отключение некоторого количества двигателей, как  и при взлете, нет необходимости запуска сразу восемнадцати моторов.

Скорость электрического самолета E-Fan

Основным отличием новой технологии, небольших пропеллеров, работающих от электричества, является то, что  самолету конструкторы смогут «прикрепить» очень тонкие по ширине крылья. Для испытаний NASA планируют крылья установить на грузовик, который разогнаться самолет до 112 километров в час.  Самолет будет иметь крейсерскую скорость 320 км/час.  Пройдут испытания в Калифорнии, на авиабазе Военно-воздушных сил США «Эквадор». На предыдущих тестах, скорость установленных на крыльях двигателей, достигла 64 километров в час.

Если  испытания пройдут успешно, то самолет сможет вывести на новый качественный уровень авиацию общего назначения в ближайшем будущем, а авиацию транспортную – в удаленной перспективе.

В кабине  E-Fan

Технические характеристики E-Fan

Провел испытания ПЭС так же концерн Airbus. Его Airbus E-Fan очень похож на традиционный самолет. Рассчитан он на двух человек, а весит ЛА весит всего пятьсот килограмм, при  размахе крыльев 9,5 метров и длине 6,67 м. Пока, работающий от электробатарей самолет,  воздухе  может находиться всего час, но в будущем время это, безусловно, будет большим, а стоимость полета составляет всего девятнадцать долларов.

Два двигателя в сумме обеспечивают мощность 60 кВт. Максимальная скорость, с которой двигается самолет – 200 км/ч, крейсерская – 160, а скорость отрыва – 100 км/ч. Понятно и то, что экономичный самолет  еще и работает намного тише, обеспечивая более комфортный полет.

Кто занимается разработкой Электрического самолета в России

Работают в этом направлении и ученые российские. Многие компании заняты в настоящее время разработкой концепции силовой установки для самолета, оборудование которого будет полностью электрифицированным. Сегодня  перевод самолетов на электричество является основным направлением развития мировой авиации.

Концепция, в  случае ее успешной реализации, позволит уйти от пневмосистемы, отбирающей воздух от двигателя, а также минимизировать централизованную гидросистему ЛА.

По текущим проблемам, связанным с разработкой, проведен был научно-технический совет в «Авиадвигателе». Имеющаяся программа по созданию самолета нового поколения,  рассчитана на восемь лет (2014-2022 г.г.). Для реализации проекта ПЭС привлечь планируется до сотни предприятий авиационной промышленности, электротехнической и радиоэлектронной и ряд АИРАН. Но уже сегодня известно, кому выпала почетная роль  модернизировать для концепции ПЭС двигатель – Пермское КБ.

На каком этапе находится разарботка самолета в России

В настоящее время завершен цикл научно-исследовательских работ, целью которых было создание для ПЭС электроэнергетического комплекса. Параметры системы и тип подбирались к самолету, вместимость которого от ста  тридцати человек до двухсот тридцати. Для инновационного воздушного лайнера этот комплекс будет ключевым. Генеральный директор концерна, занимающегося этими вопросами, надеется, что в будущем  его концерн будет главным поставщиком для перспективных самолетов авионики. 

Разработчиками учтены новейшие достижения в области силовой и микроэлектроники, нанотехнологий и материаловедении. Реализация разработки, как ожидается, позволит снизить вес бортового оборудования, по меньшей мере, на три с половиной тонны, а экономичность увеличить на 15-20%. Кроме этого, значительно уменьшится стоимость эксплуатации ЛА, увеличится надежность, а также ресурс конструкции, улучшатся экологически е показатели и летно-технические характеристики.

Первый такой самолет, возможно, появится уже в 2020 году.

motocarrello.ru

Миниатюрный одноместный электросамолет e-Go можно парковать в автогараже

Самолет e-Go

Самолет способен летать благодаря крыльям, которые создают ему подъемную силу. И чтобы поднять в воздух корпус самолета, пассажиров и перевозимые грузы, крыло, и весь самолет соответственно, должны быть большими – таково наше представление о самолетах, которое мы сделали из увиденного и услышанного ранее.

Но инженеры Джотто Кастелли (Giotto Castelli) и Тони Бишоп (Tony Bishop), конструкторы самолета e-Go, решили взглянуть на это по своему и создать что-то компактное и легкое.

Надо заметить, что с поставленной задачей разработчики справились успешно: такое летательное устройство было разработано, изготовлено, и уже даже нашелся покупатель, который совершает первые полеты.

Одноместный самолет e-Go

Почти вся конструкция самолета e-Go состоит легкого углеродного волокна и весит чуть менее 137 килограммов. В движение самолет приводится компактным роторным двигателем Ванкель (Wankel). Самолет имеет специальную конструкцию, благодаря которой крылья можно отсоединять от основного корпуса. Ха счет этого в разобранном виде e-Go занимает очень мало места и для его хранения вполне хватит обычного автомобильного гаража.

Для взлета e-Go достаточно 300 метров полосы

В технических характеристиках говорится, что мощность роторного двигателя составляет 30 лошадиных сил (22 кВт). Используемый двигатель Ванкель является адаптацией двигателя Ротрона (Rotron), разработанного для работы в беспилотных летальных аппаратах.

Дело в том, что e-Go совмещает топливный и электрический моторы, поэтому он все же потребляет топливо. Но отнюдь немного – всего 3,6 литра в час при полете со скоростью 160-170 км/ч. В общей сложности топливный бак весит 23 килограмма.

Максимальная взлетная масса самолета составляет 270 килограммов, что на десять процентов меньше, чем установленный лимит в Великобритании для одноместного нерегулируемого самолета.

Высота полета e-Go около 3000 метров

Разработчики уверяют, что для взлета самолету e-Go необходимо всего 300 метров взлетной-посадочной полосы. Аппарат способен подняться на высоту чуть выше трех километров и выдержать четыре положительные и две отрицательные перегрузки.

Внутри самолета – неотъемлемая часть любого летального аппарата – сидение пилота, в котором может сидеть человек ростом до 193 сантиметров. Есть и еще одного условие: вес пилота не должен превышать 110 килограммов. Предполагается, что самолет будет перевозить до 15 килограммов багажа.

Пилоты смогут получать информацию из большого экрана, отображающий пилотажные приборы, контроль двигателя и другие важные данные касательно навигации и контроля за управлением самолёта.

Серийное производство самолета уже началось, его стоимость составляет 50 000 £ (примерно $70 700).

— e-goaeroplanes.com —

www.facte.eu

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.