هواپیمای هیبریدی-الکتریک چیست؟

هواپیمای هیبریدی الکتریکی یک تغییر قابل توجه در فن آوری پروکولاسیون با ادغام موتورهای احتراق سنتی - به طور معمول توربین یا پیستون - با موتورهای الکتریکی و سیستم های باتری خالص است، هیبریدی یک موتور سوخت سوز را حفظ می کند که می تواند باتری ها را در پرواز شارژ کند یا قدرت مکانیکی مستقیم را فراهم کند، در حالی که موتورهای الکتریکی در طول مصرف، صعود و فرود کمک می کنند - اکثر مراحل پیکربندی انرژی فشرده (این سیستم های اولیه) می تواند به طور کلی کاهش یابد.

دو معماری اصلی وجود دارد: هیبریدی سری، که در آن موتور احتراق فقط یک ژنراتور را به موتورهای الکتریکی و باتری های شارژ هدایت می کند، و هیبریدی های موازی، که در آن هر دو موتور و موتور می توانند به طور مستقیم محرک ها یا طرفداران را تبدیل کنند، برخی از طرح ها از یک رویکرد توربوالکتریک استفاده می کنند، با یک توربین گاز تولید برق برای طرفداران برق توزیع شده - یک آرایش که وعده های قرمز بالا و بهبود سیستم های سنگین تر را به ویژه برای افزایش می دهد، به حداکثر رساندن باتری های الکتریکی کوتاه است.

چالش های مهم برگزاری هواپیمای هیبریدی-Electric

چگالی انرژی باتری و وزن

قوی ترین مانع، تکنولوژی باتری است.سلول های لیتیوم یون فعلی تقریبا 250 تا 300 ساعت در هر کیلوگرم (Wh/kg) را ارائه می دهند، در حالی که سوخت جت حدود 12,000 Wh / کیلوگرم را فراهم می کند، حتی با بهره وری بالاتر موتورهای الکتریکی، باتری ها باید حداقل 500 تا 800 Wh / کیلوگرم برای ساخت هواپیماهای هیبریدی قابل استفاده تجاری، محققان در حال بررسی باتری های جامد لیتیوم-ulf هستند، و گواهی ایمنی حمل و هوا از این مواد شیمیایی هستند.

فراتر از چگالی انرژی، مدیریت حرارتی یک مسئله حیاتی است. باتری ها گرمای قابل توجهی را در طول تخلیه انرژی بالا به ویژه در هنگام تخلیه کافی، بدون خنک سازی مناسب، عملکرد به سرعت کاهش می یابد و خطرات ایمنی افزایش می یابد. سیستم های خنک کننده مایع فعال اضافه وزن و پیچیدگی، ظرفیت حمل و نقل بیشتر.

زیرساخت ها و موانع هزینه

خطوط هوایی و فرودگاه ها با یک مشکل مرغ و به عنوان مثال مواجه هستند: بدون ناوگان از هواپیماهای هیبریدی-الکتریک، انگیزه کمی برای نصب ایستگاه های شارژ با نیروی بالا در دروازه ها وجود دارد؛ بدون زیرساخت شارژ، اپراتورهای نمی توانند به ناوگان های هیبریدی متعهد شوند، شارژ سریع برای بسته های باتری بزرگ - اغلب نیاز به برق سطح مگاوات - ارتقاء تقاضا به شبکه های برق فرودگاه، که میلیون ها نفر می توانند هزینه اضافی برای خرید و همچنین قیمت های مشابه، حداقل 20 درصد، قیمت های اضافی، به عنوان یک باتری های اضافی، قیمت های اضافی، قیمت، به عنوان یک باتری، قیمت های هیبریدی، حداقل 20.

گواهینامه و بیمه نامه

مقامات هواپیمایی مانند FAA و EASA هنوز استانداردهای صدور گواهینامه را نهایی نکرده اند [برای سیستم های هیبریدی الکتریکی - الکتریکی] سوالات در مورد حالت های شکست، مداخله الکترومغناطیسی از کابل های با ولتاژ بالا و آتش سوزی باتری هنوز حل نشده است Socci مهندسین خودرو (SAE) [F:1] و [F:2] دستورالعمل های اولیه ورود به سیستم های آماده تا اواخر سال 2020، اما مقررات آماده نشده است.

مجتمع سیستم و ادغام هواپیما

ادغام دو منبع قدرت، الکترونیک برق و یک سیستم مدیریت انرژی پیچیده پیچیدگی قابل توجهی را به طراحی هواپیما اضافه می کند. وزن و تعادل به طور پویا به عنوان تخلیه باتری، نیاز به الگوریتم های کنترل پرواز پیشرفته برای اجزای متعدد ایمنی، افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری، چالش های - زباله های گرما از موتورهای موتور و اینورتر باید بدون افزایش از طریق خنک سازی های متوسط مدیریت شود.

فرصت هایی که صنعت را به جلو هدایت می کنند

کاهش عمیق کاهش

بخش حمل و نقل هوایی تحت فشار شدید برای دستیابی به انتشار خالص صفر (FLT:0) کربن تا 2050.هواپیمای هیبریدی می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را به خوبی به صورت 30 تا 50٪ در مقایسه با جت های منطقه ای فعلی کاهش دهد، به ویژه هنگامی که همراه با سوخت های حمل و نقل هوایی پایدار (SAF) سوزانده شده در موتور احتراق.

کاهش هزینه های عملیاتی در طول زمان

در حالی که هزینه های خرید اولیه بالا است، پروپان هیبریدی الکتریکی هزینه های عملیاتی کمتر را در هر پرواز ارائه می دهد. موتورهای الکتریکی نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری نسبت به موتورهای توربین پیچیده دارند، با قطعات متحرک کمتری از انرژی الکتریکی در بیشتر مناطق ارزان تر است و موتور احتراق می تواند به جای سرعت مختلف آن برای مطالعات نیروی محرکه، با استفاده از تجهیزات الکتریکی 50-1-30٪ اجرا کند.

کاهش نویز و ادغام تحرک هوایی شهری

موتورهای الکتریکی به طور چشمگیری آرام تر از موتورهای سنتی هستند. یک هواپیمای هیبریدی-الکتریک می تواند با نیروی برق نزدیک به حد و حصر در طول تاکسی، رویکرد و فرود، کاهش رد و صدای اطراف فرودگاه ها تا 70٪ کار کند، این درب را برای گسترش ساعات عملیاتی و روابط جامعه تنگ تر باز می کند. همان تکنولوژی برای الکتریکی عمودی الکتریکی و فرود (eVTO) که در نهایت ممکن است مسافران شبکه های هیبریدی را به مسافران چند منطقه ای متصل کند.

رشد بازار و خط لوله نوآوری

بیش از 10 میلیارد دلار در استارتاپ های هیبریدی و الکتریکی سرمایه گذاری شده است [20 ] [تعداد بازیکنان بزرگ ] ]Heart Aerospace [ در کنار تولیدکنندگان میراث مانند شرکت هواپیمایی مرکزی [FLT3] و Harbinger [F:5] در کنار تولیدکنندگان مدرن [F6] [F2 ] [F2 ] [F2 ] [هواپیمایان] پشتیبانی می کنند.

چشم انداز آینده: چه زمانی شاهد پروازهای هیبریدی-الکتیک خواهیم بود؟

چندین جدول زمانی گواهینامه به اوایل دهه ۲۰۳۰ به عنوان اولین تحویل تجاری اشاره می کند. [۵] Heart Aerospace قصد دارد که ES-30 ۳۰ را در سرویس ۲۰۲۸ قرار دهد و از یک سیستم هیبریدی برای ۴۰۰ کیلومتر از قطعات الکتریکی استفاده کند، شرکای بزرگتر مانند FLT:0 خطوط هوایی و [با این حال نیاز به استفاده از سفارشات گسترده تر از قطعات الکتریکی دارند.

مسیر پیش رو بستگی به پیشرفت هماهنگ دارد: تولیدکنندگان باتری باید چگالی انرژی را در هنگام دستیابی به ایمنی در سطح حمل و نقل هوایی دو برابر کنند؛ تنظیم کنندگان باید چارچوب های صدور گواهینامه را نهایی کنند؛ و فرودگاه ها باید در زیرساخت های شارژ مگاوات سرمایه گذاری کنند، در حالی که این قطعات به محل می رسند، هواپیماهای هیبریدی الکتریکی نه تنها یک راه حل طاقچه بلکه استاندارد جدید برای سفر کوتاه مدت - یک گام حیاتی در کاهش کربن در حالی که حفظ اقتصادهای اتصال جهانی بستگی دارد.

در بلند مدت، هواپیماهای الکتریکی و هیدروژنی ممکن است تسلط داشته باشند، اما تکنولوژی هیبریدی-الکتریک یک پل عملی را فراهم می کند که از زیرساخت های سوخت موجود در هنگام رانندگی نوآوری در نیروی محرکه الکتریکی استفاده می کند.چالش ها واقعی هستند، اما فرصت ها - محیط زیست، اقتصادی و عملیاتی - به اندازه کافی قانع کننده هستند تا تعهد صنعت را حفظ کنند.