איילונים בחשמל ובחשמל מטוסים היברידיים חשמליים: אתגרים ופתרונות

תפקיד Ailerons ב מטוסים חשמליים וחשמליים

דחיפה גלובלית לתעופה בת קיימא מאיצה את הפיתוח של מטוסים חשמליים היברידיים היברידיים, ממוני אוויר עירוניים קטנים ועד נוסעים אזוריים. בעוד שרבים מהדיון הציבורי מתמקד בסוללות, מנועים, תשתיות טעינה, מרכיב קריטי של ערך אווירי נמצא בתוך מערכת בקרת הטיסה של המטוס.איילורון - משטחים הנדסיים מתפתלים על סף של כנפיים ששולטות - עיצוב ייחודי ואתגרים תפעוליים ייחודיים, בניגוד לפתרונות חשמליים מונעים, כמו גם על פני השטח החשמליים, או מונעים באופן אוטומטי, או מונעים מחדש, או מונעים מחדש, או מונעים מחדש, מונעים על פני השטח התקני בקרה מכניים, או מונעים, מונעים על פני השטח המשתנים.

יסודות של Aileron פונקציונלי ב- Conventional Aircraft

במטוס קבוע מסורתי, איילונים עובדים בזוגות מנוגדים: כאשר איילון הימני מתפוגג למעלה, השמאל נע כלפי מטה, ויוצר מעלית שונה כי הבנקים סמכות רול זה הוא יסוד לסיבוב, פיצוי גורף, וטיסה מתואמת.במרבית המטוסים המסחריים והכלליים, איילונים פועלים באמצעות קישורים מכניים (מסוגים, דחיפה) או מערכות מחוברות של טיסים וטייסים באמצעות כוחות ההגנה של הטייסים.

המעבר למניעה חשמלית מבטל את יחידת הכוח ההידראולית ומפחית את הצורך בריצה מכנית כבדה.עם זאת, איילונים עדיין דורשים הפעלה מדויקת, גבוהה פסוויאלית.במטוסים חשמליים, את שרשרת הבקרה כולה - החל מפלט טייס ועד השתקפות פני השטח - חייב לפעול על ארכיטקטורת חשמל שמאכילה גם את המנועים העיקריים ואת avionics.

אתגרים ייחודיים עבור איילונים במטוסי תעופה חשמליים וחשמליים

חשמל חשמל אספקה והפצת

מטוסים חשמליים פועלים ברמות מתח שיכולים לנוע בין 400 V ל-800 V או אפילו גבוה יותר עבור הנטועה, בעוד שמניפסטים שליטה דורשים מתח נמוך (28 V או 48 V) ממירים חשמל ורשתות הפצה חייבים לספק חשמל, מוסדר כוח למניפסטים של איילון אפילו במהלך אירועים טרנסיים כגון התחלה, ניתוק סוללות, או החייאה מחדש של טיפות במתח אוטובוס או כוח מסורתי של כמה מ"מ יכול להתחרות על פני השטח של חשמל או על ידי חשמל.

משקל ומרחב

מעצבי מטוסים חשמליים הם אובססיביים לחיסכון במשקל, כי צפיפות האנרגיה של סוללות עדיין מפגרת מאחורי דלק סילון.כל קילוגרם הציל טווח או תשלום. מערכות ההפעלה של איילון במטוסים קונבנציונליים הם כבדים: משאבות הידראוליות, מאגרים, צינורות, שסתום, וקישורים מכניים מוסיפים מגבלות מסה משמעותיות. Reמקם אלה עם ממריצים חשמליים מפחיתים את הצנרת חשמלית (מרכיבים חשמליים, ציוד חשמלי), אך מציגים רכיבים אלקטרו-מכניים (מסוכנים, הילוכים, הילוכים, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, גם כן, אלקטרוניקה, לעומת אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה גבוהה יותר, לעומת אלקטרוניקה, לעומת אלקטרוניקה, לעומת אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, עם אלקטרוניקה, לעומת אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, עם אלקטרוניקה, עם אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, גם כן, עם אלקטרוניקה גבוהה יותר, עם אלקטרוניקה, עם אלקטרוניקה, עם אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, עם אלקטרוניקה, יכול להחליף אלקטרוניקה, גם כן, אלקטרוניקה, אינטגרטיבית, אלקטרוניקה גבוהה יותר, אלקטרוניקה מהירה יותר, אלקטרוניקה,

ניהול ארס

פועלי חשמל מתפזרים בחום פנימי.תחת תמרונים גבוהים מתמשכת (למשל, זעזוע, הליכה, גישות מתפתל), הפעלת רוח ואלקטרוניקה כוח יכול לחמם יתר.במערכת הידראולית קונבנציונלית, חום הוא נלקח על ידי נוזל הידראולי ו נדחה באמצעות מערכת חשמלית קרירה, חום חייב להתבצע למבנה או מתפורר דרך צינורות אוויריים נמוכים ביותר - עלולים להיות מסגסוגת נמוך יותר.

אלקטרומגנטי הבין-לאומית (EMI)

מונעים בעלי כוח גבוה ודחפים מוטוריים לייצר רעש אלקטרומגנטיים רדיקן. Aileron Actuators, יחד עם חיישנים המיקום שלהם ואלקטרוניקה משוב, רגישים לכבלים ממוחסים ופילטרים להוסיף משקל ועלויות.ללא סינון הולם, EMI יכול להשחית אותות פיקוד פעולה קשיח, לגרום ג'טר, או לגרום סטיות לא רצויות.

רשות הבקרה במהירויות נמוכות ובאנגלות גבוהות של התקפה

מטוסים חשמליים פועלים לעתים קרובות במשטרים מהירים במהלך ההמראה, הנחיתה והגישה – במיוחד עבור יישומי ניידות אווירית עירוניים. עיצובים חשמליים רבים משתמשים במניעה חשמלית מבוזרת (DEP) עם מספר רב של מדחפים קטנים לאורך הקצה המוביל.החלקה הזרם מהמדחף הזה יכול לשנות באופן משמעותי את זרימת האוויר המקומית על פני השטח, שינוי רגעים ואפקטיביות גבוהה.

אינטגרציה עם Fly-by-Wire ו- Redundancy

רוב המטוסים החשמליים והיברידיים משתמשים במרכיבים "חכמים" שמתקשרים על אוטובוסים דיגיטליים (FBW) ללא גיבוי מכני.הפועלים של איילון הופכים ל"חכמים" שמתקשרים על אוטובוסים נתונים דיגיטליים.עיצוב ארכיטקטורה שאינה סובלנית – משולשת או quadruple Redundancy – כי מערכת ההפעלה היא חובה להסמכה.

פתרונות חדשניים וטכנולוגיות מתפתחות

המונחים: Electric Actuators

דורות חדשים של מעשים חשמליים מציעים צפיפות מוגברת של מומנט, רוחב פס, ויעילות. מנועים ישירות ל-Direct-drive עם מומנט נמוך cogging להפחית את ה backlash ותחזוקה. חלק מהפועלים משתמשים בעיצובים אלקטרו-מכניים (EMA) עם ברגים רולר או מברגים עבור יעילות גבוהה, בעוד אחרים מאמצים אלקטרו-hydrostatic (HA) עבור קומפקטיות לדוגמה, FLTu: כוח בקרה מכנית לטווח קצר יותר מופץ 50%.

אדריכלות: Redundant Power System

כדי להבטיח את יכולת השליטה של איילון לאחר סוללה או אי ספיקת מנע, מעצבים ליישם אוטובוסים כוח מחוסנים.מטענים עצמאיים, חבילות סוללות נפרדות עבור בקרת טיסה, גנרטורים טורבינות גיבוי (במטוס היברידי) כולם תורמים לחוסן.אדריכלות טיפוסית עשויה לכלול שני אוטובוסים מבודדים V DC, כל אחד ממכשירי הדחף של משחה מחדש של מטוסים, במקרה של כשל אוטובוס מוחלט, 28 ייעודי ל-Fuolt לפעול עבור סוללות המכילות כוח: 30 דקות של כוח חלופיות לפחות.

חומרים סטרטוטוריים קלים ו-Integrated Design

(CFRP) להפחית את משקל המבנה של איילון עד 30% בהשוואה לאלומיניום, תוך מתן נוקשות בשוליים של כריכים מתקדמים עם קצף או Honeycomb להפחית את המסה יותר, יתר על כן, שילוב דיור אקטוטור לתוך מבנה ה-Rib של ה- 3D-ד-ד-ד-ד-ד-ד-ד-דחמיץ'ים עבור פעולות ו-FD-FD-D-Raterto-Raterto-uptects-Raterto-Raterects-Raterto-F-Raterto-Raterfrephaterto-to-uptects-to-to-to-to-to-upicials-F-F-F-upicials-to-to-R-R-R-R (מחדשהספקיתקיצות עם אלגוריתמים) יכול לספק אלגוריתמים-Raterto-R) יש צורך ב-R.

חידוש ניהולי עשיר

כדי לנהל חום אקטוטור, מעצבים מטביעים את אלקטרוניקה הכוח לתוך מיכלי דלק כנף (במודלים היברידיים חשמליים) או באמצעות לולאות קירור נוזליות משותפות עם מנועים הנעה בעיצובים חשמליים טהורים.שלב חומרים (PCMs) המשולבים בדיור הטורטור יכול לספוג שיאי חום טרנסנדנטיים במהלך תמרונים בעלי ביקוש גבוה, ולאחר מכן לשחרר אותם לאט במהלך השייט פעיל באמצעות מעריצים קטנים או שופים אוויריים, אם כי הוא מוסיף על פני השטח ה-אוויר מלא של 2 מטוסים רצופים:2 ממשטח אוויריטרים רצופים:0 עדרמים חשמליים רצופים:2 מטווח קבוע:

שליטה ו Fault-Tolerant Algorithms

במקום להסתמך על שני איילונים, עיצובים עתידיים עשויים לכלול משטחים שליטה קטנים יותר (למשל, עומסי, ספוילרים, או משטחים של שליטה פורצת דרך על כנפיים חשמליות מבוזרות) אסטרטגיה זו מאפשרת להידרדרות רבת חן: אם אחד פועל נכשל, אחרים יכולים לפצות ללא אובדן קשה של שליטה חיזויית (MPC) ו-LQRir מפותחים לאלגוריתמים מבניים כדי לצמצם את מגבלות הכוח ה-777, כלומר, אלגוריתמים אלה, אשר אלגוריתמים של אלגוריתמים, אשר אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים אלה, אלגוריתמים של אלגוריתמים, אלגוריתמים, אלגוריתמים של אלגוריתמים של אלגוריתמים מופצות, אלגוריתמים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של אטומים של תואמים אטומים של אטומים של אטומים של אטומים מופצות, אטומים של אטומים של אטומים, אשר אטומים, אשר אטומים של אטומים של אטומים, אשר אטומים של אטומים, כאשר הם אטומים

אנרגיה מתחדשת עבור כוח עצמי

מושג חדשני אחד הוא קציר אנרגיה מהתנועה של איילון במהלך הטיסה.חומרים Piezoelectric משובצים בקו hinge יכול לייצר כמויות קטנות של חשמל משליטה oscillations. מטען מסובך זה יכול חיישנים כוח או אפילו להשלים את סוללה הגיבוי של המתפקד. גישה אחרת משתמשת regenerative in the Actking עצמו במהלך הדמים צוופים - imis כדי לשחזר מכוניות ניסיוניות בתוך האוויר, בעוד שעדיין יכול להפחית את המושגים החשמליים.

אוטובוסים מהירים וזיהוי נתונים

מערכות איילון מודרניות במטוסים חשמליים מסתמכות על אוטובוסים נתונים מעודכנים, גבוהים, כגון ARINC 664 (AFDX) או Time-Sensitive Networking (TSN) על פני Ethernet.פרוטוקולים אלה להבטיח כיירות מתחת 10 מ"מ עבור פקודות הפעלה משוב חיישן חשמלי, קריטי עבור פיתוח טיסה (BIT) מעקב מתמיד של פעילות גופנית, טמפרטורות רוח יעילות, וחיזוי איכות יעילה.

מחקרים ופיתוח של אירועים אמיתיים

אליס (Eviation)

כלי טיס של אליס כל-אלקטרי של חברת Eviation משתמשים במערכת בקרה מבוזרת עבור עיצוב שישה מושבים שלה.כל פלח איילון מונע על ידי ממריצים חשמליים כפולים מקודמים המסופקים על ידי FLT:0 Collins AerospaceFLT:1 הממריצים פועלים ב 540 V DC, שואבים כוח מאותה סוללה גבוהה אשר מזין את המנועים המופעלים על ידי תחנת חשמל לא סדירה.

אלקטרה eSTOL

אלקטרה eSTOL (Electric Short Takeoff and Landing) מטוסים משתמשת כנפיים משמונת המנועים הקדמיים שלה.The ailerons ממוקמים באזור קצה כנף לא מוטרד, אך מושפעים על ידי החלקלקסטר המדחף.לשמור על סמכות רול במהירויות נמוכות כמו 45 קשרים, המחשב בקרת הטיסה מתואם באופן פעיל של השתקפות שונה מהדחף החיצוני, אפילו על ידי תצורה של 15DFer, מאפשר גישה חשמלית של 15.

המונחים: Hybrid-Electric Regional Aircraft Concepts

קונסוליה כמו FLT:0) Clean Sky 2IRLT:1 התוכנית ו- (FLT:2ZUNUM AerocioFLT 3 באירופה חוקרת מטוסים אזוריים היברידיים-חשמליים עם טורגני כנף ממונעים.בעיצובים אלה, פועלי איילון מופעלים מ-350 V DC, עם גנרטור ייעודי עבור בקרת טיסה נפרדת ממניעה תרמית ומופעים הוכחו על ידי טיפול תרופתי ב- 30 ק"ממותרפיטרנטי, ללא טיפול תרופתי.

שיקולים ושיקולי הרשאה

רשויות התעופה (FLT:0) ,Federal Aviation Administration (FAA)FLT:1 ו-FLT:2Hz EU Union Aviation Safety Agency (EASA) LT3 נעות לסטנדרטים חדשים עבור מערכות בקרת טיסה חשמליות.החלק הקיים 6 ו-25 תקנות הנחה הידראוליות או מכניות, כך תנאים מיוחדים מוחלים לעתים קרובות עבור פעולות חשמלאיות כולל ניתוח סבירות (FVerative test) של ניתוח אימות יחיד של הסתברות של קונסולת חשמל, 7.

תחזית לעתיד וחדשנות מתמשכת

המסלול של פיתוח איילון ביחידות חשמליות וחשמליות בנקודות לעבר משטחים משולבים לחלוטין, חכם בקרה שמתקשר ישירות עם מחשב בקרת הטיסה.מערכות עתידיות עלולות לחסל את הפעולות דיסקרטיות לחלוטין, באמצעות משטחים מרופפים או משטחים תזמון מנופחים בהשראת ביוממטיים.התקדמות בבקרי מדינה מוצקה ומוליכים למחצה רחבים (N, SiC) יפחיתו את גודלם הטבעי, ויהפכו לאלגוריתמים, ויהפכו לאטמוספירה המבוססת, תוך כדי בקרה עצמית, תוך כדי שיפורי משקל, תוך כדי שיפורי משקל, ויציבות, ויציבות מבוססת על פני השטח של חומרת.

ככל שדחיסות האנרגיה של הסוללה ממשיכה להשתפר, עונש המשקל של הפעלה חשמלית מחוספסת יקטן.בינתיים, אדריכלות היברידית-חשמלית עם טורבינות גז תספק שפע של חשמל עבור בקרת טיסה תוך שריפת פחות דלק.ההתכנסות של מטוסים בטוחים בעלי צמיחה גבוהה, מסובבים קלים ואלגוריתמי בקרה מתקדמים מבטיחה כי איילונים יישארו מרכיב חזק וחיוני של המהפכה החשמלית.

לסיכום, המעבר להנעה חשמלית דורש חיזוק יסודי של אחד משטחי הבקרה הבסיסיים ביותר של התעופה.באמצעות ממריצים מתקדמים, מערכות חשמל מחוסמות, ניהול תרמי ותוכנה חכמה, יצרנים מעלים את האתגרים של אמינות כוח, מגבלות משקל ואינטגרציה. פתרונות אלה לא רק להפוך את האוויר בטוח, אלא גם לפתוח יכולות חדשות - כגון שליטה מבוזרת וקצירת אנרגיה - אשר יכול להועיל לכל המטוסים בעתיד בהיר יותר, מאשר מחר, יהיה יותר מאשר בעתיד בהיר יותר, יותר מאשר בעתיד.