« מבוא: EASA והמהפכה האווירית בת קיימא

סוכנות בטיחות התעופה האירופית (EASA) עומדת בחזית הרגולציה האווירית, מחויבת להבטיח שכל מטוס הפועל במרחב האווירי האירופי עומד בסטנדרטים הבטיחותיים הגבוהים ביותר.עם המעבר המאץ של התעשייה לכיוון הנטורציה בת קיימא, תפקידו של EASA התרחב באופן דרמטי כדי לכלול את ההסמכה של מערכות הנעה חשמלית.

תהליכי ההסמכה של EASA מספקים את הגשר החיוני בין אב טיפוס חדשניים לבין מטוסים בטוחים, מוכנים לשוק.ללא מסלול אישור ברור, אמין, יצרנים, משקיעים ומפעילים, יתמודדו עם אי-ודאות בלתי-אפשרית. מאמר זה בוחן את הגישה של EASA למתן מערכות הנעה חשמלית, המפרטות את המכשולים הטכניים, את הסטנדרטים המתפתחים, ואת ההשפעות הרחבות בתעשייה שמגדירות את העידן השלילי הזה בתעופה לתעופה של אתר האינטרנט של EAFIRSA: 1.

הבנה של מסגרת האישור של EASA

רשות האישור של EASA נובעת מתקנות האיחוד האירופי 2018/1139, אשר נותן לסוכנות את הכוח להעביר תעודות מסוג עבור מטוסים, מנועים, ומניעים. מערכות הנעה חשמלית אינן מתאימות באופן מסודר לקטגוריות מסורתיות - הן אינן מנועים טורבינות קונבנציונליים והן לא מנועים פשוט לשיפוץ. כתוצאה מכך, EASA פיתחה תנאים מיוחדים ואמצעי ייעודי של עמידה להעריך את הסיכונים הייחודיים שלהם.

תקני הסמכה מסורתיים לעומת אספקת חשמל

מנועי מטוסים קונבנציונליים מוסמכים תחת חלק 33 (CS-33) עבור מנועי כיפוף גדולים טורבינות. מנועים חשמליים, חשמל אלקטרוניקה, ומערכות אחסון אנרגיה דורשים גישה שונה כי מצבי כישלון שונים באופן יסודי.לדוגמה, כשל מנוע חשמלי עשוי להיות עקב באג תוכנה בקר או סוללה שטח תרמי ולא סדקים מכניים.EASA חל על קודים קיימים (CS-23 עבור מטוסים קטנים, עבור מטוסים גדולים, 25 עבור סוכן סיוע מתאים ל-GMC) ו- 27C) הוא גם כן, כמו גם כן, 000 מתאים ל-41 (מערכת הפעלה) ו-41 (מסוגים מיוחדים).

רמות מעורבות: ETSO, STC ו- Type Certification

  • (FLT:0) צו תקן טכני אירופי (ETSO): יצרנים של רכיבי הנעה חשמלית (למשל, מנועים, מופנים, חבילות סוללות) יכולים לקבל אישור ETSO לפשט שילוב לתוך מטוס בעל אופי. ETSO CAM עבור יחידות הנעה חשמלית הוא בפיתוח.
  • (FLT:0) אישורי סוג של סוג של טיס (STCBA): 1 רטרוfitting מטוסים קיימים עם הנעה חשמלית (למשל, המרת Cessna 172 לחשמל) דורש תהליך STC.EASA מבטיח את השינוי בטוח ללא צורך בתעודה מסוג מלא.
  • (FLT:0) הסמכה סוג של סוג:FLT:1 עיצובים חדשים של מטוסים חשמליים, כגון Pipistrel Velis אלקטרו או eVTOL (כלי רכב חשמליים ונחיתות) זקוקים לתעודה מסוג מלא או תעודת טיפוס מוגבלת בהתאם לשימוש המיועד.

מסלול ההסמכה של מערכות הנעה חשמלית

The process for certifying an electric propulsion system typically follows several well-defined stages, each involving close collaboration between the manufacturer and EASA.

שלב 1: עיצוב סקירה וניתוח Hazard

המבקש מגיש תיאור עיצוב מפורט, כולל המנוע החשמלי, בקר, מערכת ניהול סוללות (BMS), ושילוב עם מבנה המטוס ומערכות.מהנדסי EASA בודקים את העיצוב נגד מטרות בטיחות החלות - לדוגמה, כי כשל אחד אינו מוביל לאירוע קטסטרופלי.ניתוחי Hazard כגון FM (מצב ניתוח קיסרי ואפקטים) ו- FTA (Fault Tree Analysis) נדרשים לעתים קרובות על רמה קריטית של עופרת (מניעה III) כמניעה, כמו השפעה על בסיס IDrivetance, כגון: I Drivetative Mode II (אפקטים על בסיס I) ובדיקה מבוססת על בסיס ICTI).

שלב 2: בדיקות מערכתיות ומערכתיות

מנועים חשמליים מסוג Prototype עוברים בדיקות ספסל נרחבות כדי לאמת את התפוקה של כוח, יעילות, קירור ועמידות.אינטרטור חייבים להפגין תאימות אלקטרומגנטית (EMC) כדי למנוע התערבות עם כלי אוויר של מטוסים.חבילות סוללות לעבור בדיקות חשמל, תרמי ומכני - כולל עומס יתר, סוללות קצרות, חץ ואפילו מסמר - כדי להבטיח שהם לא לגרום שריפות או פיצוצים.

שלב 3: שילוב מערכת ובדיקת טיסות

ברגע שמרכיבים בודדים מוסמכים, מערכת ההנעה המשולבת מותקנת במטוס או בפלטפורמת מבחן ייצוגית. בדיקות קרקע מאמתות תגובה של לוחמה בעצי חירום, והחלפת כוח-החלופה.בדיקות טיסה מכסה פעולות נורמליות, תרחישים כישלונות (למשל, כשל מוטורי במהלך ההמראה), והתרחבות טיסה.EASA אימונים כגון טמפרטורה מוטורית, רטט וניהול כוח.

שלב 4: המשך Airworthness

לאחר הסמכה, היצרן חייב להקים תוכנית המשך של ערך אוויר הכולל בדיקות תקופתיות, עדכוני תוכנה ותהליכי תחזוקה סוללה. EASA עשוי להטיל מגבלות על ערך אוויר, כגון מחזורים מקסימליים עבור חבילות סוללות או מרווחי חילוף חובה עבור רכיבים אלקטרוניים מסוימים.

אתגרים טכניים מרכזיים התייחסו להסמכת

הנעה חשמלית מציגה מספר מצבי כישלונות שאינם מכוסים כראוי על ידי קודים קיימים של ערך אוויר.EASA פיתחה תנאים מיוחדים והדרכה כדי לטפל בסיכונים אלה.

בטיחות גבוהה

רוב מערכות ההנעה החשמליות פועלות ב-500 V ל- 1000 V DC, מה שמציב סכנות הלם חשמליות לאנשי תחזוקה ולנוסעים.הרשות דורשת זיהוי לקוי קשת, ניטור בידוד ומערכות פריקה אוטומטיות שמביאות מתחים מתחת לרמות בטוחות כאשר מערכת ההנעה כבויה.EASA מחייבת עמידה בסטנדרטים של בטיחות חשמלית בינלאומית (IEC 60038, ISO 6469 ודורשת הכשרה של צוות על הליכים גבוהים.

סוללה: Thermal Runaway

סוללות ליתיום-יון יכולות לשחרר אנרגיה משמעותית כאשר תא נכשל, עלול לגרום תגובת שרשרת המייצרת גזים רעילים ואש. הסמכה דורשת חבילות סוללות להיות מתוכננות עם שכבות מרובות של הגנה: פתיחות ברמת התא, בידוד תרמי בין תאים, מערכת ניהול סוללות המנטרת מתח וטמפרטורה ברציפות, ואת המתחם החזק המכיל כל אירוע תרמי.

רדיפת וסבלנות

בניגוד למנוע טורבינות יחיד, מערכות הנעה חשמליות לעתים קרובות מפיצות כוח על פני מספר רב של מנועים וחבילות סוללות.אדריכלות מבוזרת זו יכולה לשפר את הרקורד, אבל היא גם יוצרת מצבי כישלונות מורכבים של כישלונות חוצה-מצטברים, המחייבים את מערכת ההנעה כך שכל כשל יחיד (כולל כשל תאי סוללה או כשל בקר לא מתאים) לא יביא לאובדן מוחלט של כלי טיס.

תאימות אלקטרומגנטית (EMC)

מעכבי כוח גבוהים לעבור בתדרים גבוהים לייצר הפרעה אלקטרומגנטית שיכולה לשבש תקשורת, ניווט או מערכות בקרת טיסה.EASA דורש בדיקות DO-160 או סטנדרט שווה ערך, בתוספת בדיקות אינטגרציה כדי להבטיח שמערכת ההנעה אינה מחיתה מערכות מטוסים.מגן, סינון, ועיבוי זהיר של כבלים בצמיחה גבוהה הם אמצעי מייעצת טיפוסיים.

אתגרים מבניים ואינטגרציה

מנועים חשמליים וסוללות הם לעתים קרובות כבדים יותר ויותר מאשר מערכות מבוססות דלק שוות ערך.סי.מקצוץ מבני של רכיבים כבדים אלה דורש ניתוח סטטי ועייפות, כולל שיקולים של מחסניות יש להציב כך שהם לא חודרים לתא במהלך התרסקות, והם חייבים להיות מוגנים מפני נזק.

תנאי מיוחד של EASA למטוסי חשמל / Hybrid

בשנת 2019, EASA פרסמה את ה-FLT:0 (מצב מיוחד עבור אלקטריק / Hybrid Small מטוסים קטנים כפל 1:FIRLT) (SC-E-19) כדי לענות על הצרכים הייחודיים של מטוסים חשמליים בקטגוריה CS-23. מסמך זה קובע דרישות עבור:

  • (FLT:0) אחסון אוררגיה: FLT:1 ביצועי סוללה, הזדקנות, ניטור המדינה של תשלום, ניהול תרמי, ו להכיל של מפלט תרמי.
  • (FLT:0) מנוע ובקר:FLT:1ure מצבי כישלונות, דירוג חשמל, הגבלת מומנט, ושלמות תוכנה.
  • (ב) מערכת גבוהה של תפוצה:0) מערכת פיקוח: 1FLT:1 ניטור, הגנה על קושחית, ואזהרת צוות.
  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור מטוסים חשמליים גדולים יותר (CS-25 קטגוריה) וכלי רכב של EVTOL, EASA הוציאה תנאים מיוחדים נוספים ומסמכים מדיניות.הסוכנות פועלת גם בשיתוף פעולה הדוק עם ה-FLT:0US Federal Aviation Administration (FAA) ,EASA הוציאה תנאים מיוחדים נוספים ו הרגולטורים בינלאומיים אחרים כדי לפגוע בדרישות, במטרה להכיר הדדית של שיתוף פעולה זה הוא קריטי כי יצרנים חשמליים רבים ברחבי העולם.

סוללה ואנרגיה אחסון

סוללות מהוות את מערכת המשנה המאתגרת ביותר עבור הסמכה אווירית חשמלית.בניגוד סוללות רכב, סוללות תעופה חייבות לפעול על פני טווח טמפרטורה רחב, לשרוד מחזורי תשלום מהיר ושחרור, ולשמור על בטיחות לאחר מאות מחזורים בתנאים סביבתיים תובעניים.גישה הסמכה של EASA ללוות מתקן RTCA DO-311 אבל לעתים קרובות כופת קריטריונים מחמירים יותר.

המונחים: cell Qualification

כל סוג תא חייב לעבור סדרה של בדיקות חשמל ומכניות: יתר על המידה, מעגל קצר, מחץ, הלם, רטט, גובה (לחץ נמוך), ורכיבה תרמית.המבחנים נערכים בתנאי החיים הנמסרים והסוף.המטרה היא לקבוע שהתא אינו יכול להפיץ מפלט תרמי מעבר לשקיקה שלו.

בדיקה: Pack-Level Testing

(ב) נבחנים כמכשירים (ב) כולל: (FLT:0) מבחן ה- Runaway Proagation Test: ראשי תיבות של טיס 1:1) , כולל: (האש אינה מתפשטת לתאים סמוכים. -FLT:2Structural Crash Test: FLT 3: Drop or דינמי , הדגמה של סימולציה של התרסקות או LT5 לא תשרוף חיצונית:

EASA גם דורש בדיקה פונקציונלית של BMS בכל מצבי הכשל, כולל כשלי חיישן ואובדן תקשורת.

מעקב המדינה-of-Health

כדי להבטיח הפעלה בטוחה לאורך חיי החבילה, הסמכה דורשת שיטה לקבוע יכולת שנותרה והתנגדות פנימית.ה-BMS חייב להזין נתונים ולהזהיר את הצוות לסיום תנאי החיים.EASA עשויה להציב גבולות חיים המבוססים על מחזור או ספירת יכולת.

הסמכה ניהול

מנועים חשמליים וסוללות מייצרים חום משמעותי במהלך פעולות כוח גבוה. קירור אי-דיוק יכול להוביל להפחתה בביצועים, הזדקנות מואצת או כתובת אישור תרמי:

  • אמינות מערכת:0) אמינות מערכת: FLT:103 מערכות נוזליות נוזליות חייב להיות דליפת-הוכחה ומסוגל לדחות חום גם אם משאבה אחת לא תכשל.
  • (ב) הגנה מפני הארכה: 1 (ב) על הדחף להפחית את הכוח או לסגור את הטמפרטורות על פני גבולות בטוחים.
  • (ב) ,0) הפעלת האב של ק"מ: המערכת חייבת להתחיל לרוץ בבטחה לאחר הצטנן.

בדיקות הסמכה של EASA כוללות את הטמפרטורה הצפויה החמים ביותר (שלעתים קרובות נגזרת המעטפה המבצעית של המטוס) ופרופילי טיפוס הגרועים ביותר במזוודה.מערכת הקירור חייבת לשמור על טמפרטורות רכיב בתוך גבולות לפחות 30 דקות לאחר כישלון יחיד.

תוכנה ובקרה מערכות הסמכה

בקר ההנעה החשמלי הוא מרכיב דיגיטלי קריטי.התוכנה שלו חייבת להיות מפותחת לרמות שלמות גבוהות, בדרך כלל DAL (עיצוב ASsurance Level) A או B בהתאם לתוצאות כשל.EASA דורש דבקות ב- DO-178C לתוכנה ו- DO-254 עבור היבטים מורכבים של חומרה.

  • (ב) ⁇ :0) ,התנהגות הקבע: ⁇ 1 (ב) על הבקר להגיב באופן עקבי לפקודות על-ידי הבקר בזמן שצוין.
  • (ב) ⁇ :0) , ⁇ וזיהוי מחדש: התגלות עצמית: 1:1 - עדות עצמית, משככי-הזמן של כלבים והשפלה מעריצה.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : הגנה מפני גישה בלתי מורשית למערכת בקרת ההנעה.

EASA פרסמה את ה-EASA:0 (הדגשה על אבטחת סייבר עבור מטוס eVTOLIRFLT:1, תוך הדגשה כי מערכת ההנעה חייבת להישאר חזקה נגד מתקפות סייבר שעלולות לגרום לתגובות מסוכנות.

בדיקות ואימות

בדיקות מהוות את עמוד השדרה של הסמכה.עבור מערכת הנעה חשמלית, קמפיין הבדיקה הוא נרחב:

רמה

  • (ב) ⁇ :0) ממורמרים: 1FLT:1 Torque לעומת עקומות מהירות, מפות יעילות במתחים וטמפרטורות שונות.
  • (ב) [ה]ההתעלל: [ה] [ה]] [ה] [ה]], [ה], [ה], [ה], [ה]]]], [ההההתעלמות], [התחילה], [התחילה], [ההת], [הת], [הת], [הת] [הת],] [הת] [ה], [הת], [הת] [הת], [הההה], [הההההה], [ההה], [ההה], [ה] היא] היא] היא], [ה] היא], [ה] היא], [הת] היא [הת], [ההה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה],] היא], [ה] היא] היא] היא], [ה
  • (FLT:0)חומרי מחזור חיים: 1000s of Charge / Discharge Cycles סימולטור פרופילים של טיסות בעולם האמיתי.

מערכת

  • (ב) מבחנים:0 (ב) ,0) מבחנים: 1FLT:1, בשקיקה של מבחן הכוללת את כל האדריכלות החשמלית, לאמת את תגובת המערכת לכל הכישלונות האפשריים.
  • בדיקה אחרונה ב-17 במאי 2010. ^ "FLT:1 טמפרטורה, לחות, ערפל מלח, חול ואבק, אפקטים של מכת ברקים.
  • (ב) ⁇ (התמ"ל) (התחילה) (התחילה) ב[[1924]])]], [[1924]]]]

רמת מטוסים

  • (FLT:0Ground Testing: FLT:1 Static and דינמי מונית, מנוע ריצה, מחזורי טעינה סוללות.
  • (FLT:0) בדיקות אור: פעולות נורמליות, רוחב, ירידה חירום עם כוח מנוע חלקי, טמפרטורות מצב סוללה הגרועות ביותר.
  • (ב) בדיקות סיום:0) בדיקות: 1FLT חזור על טיסות כדי לדמות פעולות צי לזהות מגמות השפלה.

EASA דורש לעתים קרובות המבקש לבצע את FLT:0 רפורמות בדיקה FLT 1:1 במהלך בניית מאמר מבחן כדי להבטיח את המטוס נבדק להתאים את העיצוב מוסמך.

שיתוף פעולה עם תעשייה ומחקר

EASA אינה עובדת בבידוד.הסוכנות משתפת פעולה באופן פעיל עם יצרנים, אוניברסיטאות ותוכניות מחקר אירופיות כגון FLT:0Clean AviationcioFLT:1 (לשעבר Sky) לקידום מתודולוגיות הסמכה. מאמצים משותפים כוללים פיתוח הליכים סטנדרטיים לבדיקת סוללות עבור חתירה תרמית ויצירת כלים מודלים לחיזוי התנהגות.EASA גם משתתפת ב-EASA-AFA-Aport- Canada-ACANR) לצמצום שיתופי פעולה משפטיים וצמצום של שיתוף פעולה פעולה עם שיטות פעולה שכפול חשמליות.

השפעה על תעשיית התעופה

הסמכה של EASA של מערכות הנעה חשמליות יש השלכות מרחיקות לכת על חברות תעופה, יצרנים והחברה בכלל.

אישורים ניכויים ו רעש

מטוסים חשמליים מלאים מייצרים אפס פליטות CO2 טיסה ורמות רעש נמוכות משמעותית.עבור מסלולים לטווח קצר (עד 500 ק"מ), מטוסים אלה יכולים להחליף חלק גדול של פעילות סילון אזורית וארוחת טווח הנוכחי.ההההסמכה של ה-Pipistrel Velis אלקטרויס - המטוס החשמלי הראשון לקבל תעודת סוג - הוכיח כי הנעה חשמלית יכולה להיות בטוחה ויעילה עבור טייסים וקצרים, כמו מטוסים היברידיים, כמו מטוס אווירי תעופה, כמו מטוס היברידי, כמו מטוס היברידי, כמו מטוס היברידי, כמו מטוס היברידי, כמו מטוס היברידי, כמו מטוס היברידי, כמו מטוס אזורי, 000, 000, 000, כמו מטוס היברידי, כמו מטוס היברידי הראשון, 000.

עלויות הפעלה ומודל עסקי

הנעה חשמלית מציעה עלויות אנרגיה נמוכות יותר (חשמליות לעומת דלק סילון) וצמצום תחזוקה בשל פחות חלקים נעים.עם זאת, החלפת סוללות ותשתיות טעינה מייצגים הוצאות חדשות.הרשות מספקת את האמון הדרוש לחברות תעופה ופחות חברות תעופה להשקיע צי חשמל.זה גם מאפשר מודלים עסקיים חדשים, כגון רשתות מוניות אוויר באמצעות eVTOLs, אשר מסתמכות על קבלת רגולציה להשקעות וביטוח.

כוח עבודה ואימון

המעבר למערכות חשמל דורש כוח עבודה מיומן בבטיחות גבוהה, ניהול סוללות, ואבחון מנוע חשמלי.EASA עדכן את רישיון התחזוקה של חלק-66 (קטגוריות תחזוקה אווירית) כדי לכלול נושאים הנעה חשמלית.ארגוני תחזוקה חייבים להפגין יכולת לטפל במטוסים חשמליים, דרישה זורמת ישירות מהסמכה.

תחזית עתיד

בעוד מטוסים חשמליים עוברים מעבר לקטגוריית המאמן הקטנה, EASA מתכוננת לרמות חשמל גבוהות יותר ודרגות גבוהות יותר של אתגרים רגולטוריים עתידיים כוללים:

  • (FLT:0) מערכות היברידיות היברידיות היברידיות של Hydrogen-electric:03FLT:1) היכרות עם מימן גזי או נוזלי מעלה חששות בטיחות נוספים (התאוששות, טיפול בכתוגן).
  • מטוסים חשמליים:0 (FLT:0) אישור של מערכות הנעה הפועלות ללא טייסים אנושיים ידרוש אמינות חדשה וארכיטקטורה מאוזנת.
  • (FLT:0) ניידות אווירית של אורבן (UAM): ההרחבה eVTOL:1 (הפעילות של eVTOL על פני אזורים מאוכלסים דורשת אפילו רמות בטיחות גבוהות יותר, אולי מובילה לקטגוריות הסמכה חדשות כמו "lift-Power".

EASA השיקה כבר "מסגרת רגולציה עבור מבצע בטוח של eVTOL ואלקטרוניקה תעופה" יוזמה אשר שיאההה בחוקים המתוקנים עד 2025. עמדתה הפרואקטיבית של הסוכנות מסייעת לאירופה להישאר מנהיגה בתעופה בת קיימא.

מסקנה

תפקידה של סוכנות בטיחות התעופה האירופית בהתחמשות מערכות הנעה חשמליות אינו רק מינהלי – הוא קטליטי. על ידי פיתוח תקני בטיחות קפדניים אך בלתי אפשריים, EASA מאפשרת לחדשים להביא נזילות נקייה ושקטה לשוק ללא להתפשר על בטיחות נוסעים וצוות.תנאים מיוחדים, דרישות בדיקה וגישה שיתופית המפורטת כאן מעצבים עידן חדש של טיסה חשמלית, שכן מטוסים חשמליים הופכים להיות חזקים יותר ומורכבים יותר, EA תישארופת פיתוח עתידי.