נהגים קריטיים מעצבים מחדש את ארכיטקטורות הכוח והחלל

המסלול של טכנולוגיית אספקת כוח אווירי מוגדר על ידי התכנסות חסרת תקדים של לחצים תפעוליים, כלכליים וסביבתיים.כפלטפורמות החל ניידות אווירית עירונית (UAM) ועד בדיקות חלל עמוקות דוחפות את גבולות הביצוע, מערכת החשמל עברה מתפקיד תמיכה לטכנולוגיה ראשונית המאפשרת.

הכח הכח הכח והעונש משקל

בכל יישום אווירוקל, מסה היא antagonist ישיר לביצועים.עבור מטוסים, כל קילוגרם שנשמר במערכת החשמל מקטין את שריפת הדלק או מגביר את יכולת העומס.עבור חללית, מסה נמוכה מתורגמת ישירות להורדת עלויות השיגור או עומס תשלום מדעי מוגבר.זה יצר להתמקד אינטנסיבי על יחס משקל 2 / ק"ג) של גנרטורים, להמיר סוללות, סוללות מכניות מעבר לרכיבים / ק"ג'ק מגנטיים, כמו גם חומרים ממושכים, כמו חומרים מגנטיים, כמו חומרים אלה, לחץ דם מגנטיים, כמו חומרים מתקדמים, כמו חומרים משמרות, לחץ דם מגנטיים, כמו גם חומרים מתקדמים, כמו גם חומרים משמרות, כמו גם חומרים לחץ דם מגנטיים, כמו חומרים לחץ דם מגנטיים, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על מנת לשפר את הלחץ לחץ דם מגנטיים (מחזקים (מחזקים (מדבקות, על פני השטח) על פני השטח לחץ דם מגנטיים על פני השטח לחץ דם מגנטיים על פני השטח של 2kg, על

אחריות המשימה ונאמנות בסביבה החריפה

בניגוד למערכות מבוססות קרקע, אספקת כוח אוויר חלל חייבת לפעול על פני מחזורים תרמיים קיצוניים (מ-55 מעלות C ל +125 ° C או רחב יותר), לסבול רמות גבוהות של רטט וזעזוע מכני, ובמקרה של יישומי חלל, לעמוד בחשיפה משמעותית קרינה ללא צריבה חד-משמעית או latch-up. ארכיטקטורות רדונדנסיות מתפתחות מתצורה פשוטה של מערכות מתוחכמות יותר שבו כל מודול מספק בידוד וקיבולת מתקדמת של ניהולית של תפקוד חשמלי.

אחריות סביבתית וחשמל

דחיפה לעבר פליטות פחמן חד-אפס נטו היא אולי הזרז החזק ביותר לשינוי.ה-FLT:0NASA Electrified מטוסים Propulsion (EAP)IRFLT:1) מחקר ותוכניות דומות ברחבי העולם משקיעים בכבדות באדריכלות הנעה היברידית וחשמלית מלאה.מערכות אלה דורשות גם אספקה של יכולת טיפול בזרימת אנרגיה ברמת מגה-וואט עם יעילות גבוהה 99%.

הרחבת Envelopes for UAVs ולוויינים

כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs) ולוויינים קטנים דורשים מערכות חשמל המאפשרות משך משימה מורחבת. פסאודו-satellites פסאודו-satellites (HAPS) זקוקים למערךים סולאריים ומערכות אחסון אנרגיה שיכולים לשרוד אלפי מחזורים עמוקים של טעינה.יעילות אספקת החשמל ישירות מכתיב את האלגוריתם הניהול התרמית בפלטפורמות קומפקטיות אלה, שבו קירור הוא לעתים קרובות פסיבי.

חידושים אדריכליים בהפצת כוח וגינוי

פרדיגמת הכוח המסורתית של החלל, המתמקדת ב-28V DC ו- 115V AC ב 400 הרץ, היא מובנת באופן יסודי כדי להתאים את רמות הכוח הגבוהות יותר ואת דרישות היעילות של המערכות המודרניות.שינוי ארכיטקטוני זה יוצר הן הזדמנויות ואתגרים עבור מעצבי אספקת חשמל.

המעבר לאוטובוסים DC (HVDC)

ניתוק כוח במתחים גבוהים יותר מפחית הפסדים מנוגדים ומאפשר רתמות מתפתלות קלות משמעותית.התעשייה מתמזגת על מתחי אוטובוס סטנדרטיים DC, בעיקר 270V DC וסטנדרט 540V DC המתעורר עבור מטוסים חשמליים יותר (MEA) זה דורש אספקה כוח כדי להתמודד עם מתחים גבוהים יותר וטווחים רחב יותר במהלך אירועים טרנספורמטיביים של DC.

Bandgap (WBG) Semiconductors: GaN ו- SiC

המגבלות של חומרי PowerFET מבוססי סיליקון ו- IGBTs יותר ויותר להיות מודבקים על ידי מכשירים רחבים של להקותGp.FLT:0Silicon Carbide (SiC) וגליום Nitride (GaN) מזיזים את כוח הרדאר של RLT 1-28 מציע מתחים קומפקטיים גבוהים יותר, מעבר מהיר יותר, ואת היכולת לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר.

מערכות חשמל מודולריות ומערכת הפעלה מחדש

גמישות הופכת לנדרש מרכזי עבור פלטפורמות מרובות-רולול. A UAV המבצע מעקב בבוקר ומשלוח מטען בשעות אחר הצהריים עשוי להיות פרופילים שונים מאוד צריכת חשמל.מערכות חשמל מודולריות המאפשרות תצורה באמצעות תוכנה או שינויים קלים חומרה הם צוברים מערכת ההפעלה.מערכות אלה סטנדרטיות את ממשק פיזי ופרוטוקול תקשורת, ומאפשרות יחידת אספקת חשמל אחת (PS) לשרת פלטפורמות מרובות החלפת כרטיסי בקרה או החלפת חומרים אלה כדי לסימולציות את עלויות ניהול.

סוללות חד-ארציות ו- Advanced Energy Storage

טכנולוגיית סוללות נותרה אחד האזורים הפעילים ביותר של פיתוח, המונעת על ידי הצורך בצפיפות אנרגיה גבוהה יותר, טעינה מהירה יותר, ובטיחות מוחלטת. בעוד ליתיום-יון (Li-ion) היה סוס העבודה, המגבלות הבסיסיות שלה לגבי סיכון תרמי מרחק ותקרת אנרגיה להאיץ את החיפוש עבור חלופות.

ההבטחה של Solid-State Electrolytes

סוללות מוצקות-מדינה (SSBs) להחליף את נוזל או פולימר אלקטרוליט עם מפריד מוצק, בדרך כלל תחמוצת קרמיקה, זכוכית סולפיד, או פולימר מוצק עיצוב זה מציע יתרון בטיחות בסיסי: אלקטרוליט המוצק הוא לא חד-פעמי ומבטל את היווצרות קומפקטי של Li-state-Cents (החומרים של קומפקטיים) שיכול לגרום מעגלים קצרים בתוך תאים קונבנציונליים של Li-ion.

מערכות ניהול סוללות (BMS) ו ניטור בריאות

כאשר סוללות להיות יותר מסוגלות מורכבות, האלקטרוניקה שמנהלת אותם חייב להתקדם בהתאם.שכבת חלל BMS אחראית לא רק עבור המדינה-of-טעינה (SoC) estimation, אלא גם עבור תחזית בריאות המדינה (SoH) חיזוי, איזון תאים וניהול תרמי.העיצובים BMS להשתמש ספקטרום הראייה ואלגוריתמי למידת מכונה כדי לזהות דפוסים של השפלה וחיזוי תקלות מתקרבות עבור מערכת הגנה אווירית, כמו גם הגנה אווירית קריטית של כלי רכב.

העברה אלחוטית לפלטפורמות חלליות אוטונומיות

הפצת המערכות האוטונומיות, במיוחד כלי טיס ומטוסי eVTOL, יצרה מקרה שימוש חזק להעברת כוח ללא מגע.לעבורת כוח אלחוטית (WPT) מבטלת את ללבוש מכני ואת בעיות קשת הקשורות לחברים פיזיים, המאפשרת טעינה אוטומטית לחלוטין עבור פעולות לא מאוישות.

Resonant Inductive Coupling עבור Drone Docking Stations

הפיכה אינדוקטיבית חוזרת פועלת על ידי יצירת שדה מגנטי בין סליל ראשוני (תחנת קרקע) לבין סליל משני (מקומי) על ידי כוונון שני סלילים לתדירות חוזרת, העברת כוח יעילה על פני פערים של כמה ס"מ הוא achievable.עבור יישומים של מזל"טים, זה מאפשר לרכב לנחות על משטח טעינה ויזום ללא כל קשר פיזי, אפילו בגשם או בתנאי לחץ גבוה יותר בין ספקים שונים של כלי רכב.

כוח מורחב ל- Extended Endurance

עבור פלטפורמות בעלות יכולת גבוהה או לווינים, כוח מתמשך המתפתל באמצעות לייזרים או מיקרוגלים נחקר.בעוד עדיין בשלבים מוקדמים של מחקר, הרעיון של לייזר מבוסס קרקע מחלחל כוח למל"ט או HAPS יכול באופן תיאורטי לאפשר טיסה בלתי מוגדרת.טכנולוגיית אספקת החשמל הנדרשת על קצה קבלת כולל מקלטים פוטו-וולטאיים יעילים מאוד מכוון לגל הספציפי של השן, ואחריו מנגנון אבטחה מהיר של כוח אבטחה יכול לייצג את הלחץ על ידי מערכת ההפעלה באופן פוטנציאלי על גבי אלקטרוניקה.

מערכות ניהול בעלות עוצמה גבוהה

מאחר שדרישות הכוח של מטוסים להנעה מגיעות למגוון הרב-מגוואט, נחושות קונבנציונליות ו בידוד חשמלי הופכות כבדות וכבדות ביותר.מערכות העל-מוליכים מציעות דרך להפחית באופן דרסטי את הגודל והמשקל של גנרטורים, מנועים וכבלי שידור כוח.

Superconductors (HTS)

מוליכים על-טבעיים גבוהים, כגון ReBCO (Rare-Earth Barium Copper Oxide) מצופה מוליכים ו- MgB2 (Magnesium Diboride) חוטים, יכולים לשאת מאות פעמים צפיפות הנוכחית של נחושת עם אפס התנגדות חשמלית (עבור 10MWs מנוע חשמלי, עיצוב HTS יכול להיות חלק מהגודל וקלה משקל ומנוע רגיל זה הופך להיות יעיל לחלוטין עבור זעקה חשמלית גבוהה קומפקטית לחץ דם).

Superconducting Fault Current Limiters (SFCL)

הגנה על מערכת כוח DC גבוהה מעגלים קצרים היא אתגר גדול כי קשת DC קשה לכבות.על מוליכים את המגבלות הנוכחיות של ה- Superconducting מציעים פתרון אלגנטי.תחת פעולה נורמלית, המוליכים העל פועל עם אפס הפסד.במקרה של תקלה, ה-Digge הנוכחי מניע את המוליכים העל לתוך המצב הרגיל שלה (resistive state) באופן מיידי, ומציגה רמה גבוהה כי מאפשר פירוק אווירי של הגנה על ידי זרם בטוח.

ניהול קיצוניות עשירות ב High-Density Power Electronics

עם צפיפות הכוח הגוברת של מכשירים Semiconductor, ניהול תרמי הפך גורם מגביל בביצועי אספקת חשמל.היכולת לחלץ חום ביעילות מאזורים קטנים היא כעת מעצמת עיצוב ראשונית.

אדריכלות מגניבה מתקדמת

קירור אווירי מסורתי מאולץ יותר ויותר מספק אספקה מודרנית של כוח אווירי.התעשייה מאמצת טכנולוגיות ניהול תרמיות יעילות יותר. Loop צינורות חום (LHPs) ותאים Vapor להעביר חום באופן פסיבי ממרכיבים גבוהים להחלפה מרחוק חום עם יעילות גבוהה.עבור היישומים התובעניים ביותר, קירור נוזלי ישיר עם נוזלים דיאלקטריים משולב ישירות לתוך כוח.

חומרים ממשקיים חצניים (TIMs) ואינטגרציה

הממשק התרמי בין המכשיר המוליכים למחצה לבין תנור הוא צוואר בקבוק קריטי. Advanced TIMs, כולל חומרים שינוי שלב (PCMs), כסף מחוספס סרטים, ומעבורות מתכת נוזליות, מציעים התנגדות תרמית נמוכה באופן דרמטי מאשר חריצים מסורתיים או כריות.הדוח לעבר מודולים משולבים מאוד כרוך בחיבור ישיר של תת-שכבות למבנים קירור, ובכך למנוע TtereIM משולבים לחלוטין.

ניווט הסמכה, תקנים ומציאות שרשרת אספקה

מעבר לטכנולוגיות אספקת חשמל מתפתחות מהמעבדה לחומרת טיסה מוסמכת הוא תהליך מורכב ורפדני. Compliance with תקנים מחמירים הוא לא ניתן להשגה.

RTCA DO-160 ו- MIL-STD-461

אספקה אווירית חייבת להפגין עמידה במגוון רחב של דרישות תאימות סביבתית ואלקטרומגנטית (EMC) דרישות (FLT:0RTCA DO-16003FLT:1) מגדירה את נהלי הבדיקה עבור ציוד אווירי, כולל קלט חשמל, ספייקטים, תדר רדיו רגישים, וברק מוביל אתגרים טרנספורמטיביים. MIL-STD-461 קובע דרישות דומות לפלטפורמות צבאיות.

חומר Sourcing ושרשרת האספקה חוסן

ההסתמכות על חומרים מיוחדים מציגה סיכון אסטרטגי.החומרים הגבוהים של סיליקון פחמימות קשה לייצר, ואספקה מרוכזת בין כמה יצרנים גלובליים.אלמנטים נדירים בשימוש במגנטים ביצועים גבוהים עבור מנועים כפופים למגבלות אספקה גיאופוליטית. מבטיח שרשרת אספקה חזקה ונקייה עבור חומרים קריטיים אלה הוא דאגה גוברת עבור ראשי אווירו חללים ו ingrators.

הטריק העתידי של מערכות כוח אוויר

העשור הבא יהיה עדים לשינוי יסודי כיצד מטוסים וחללית מופעלים.ההתכנסות של סוללות מוצקות-מדינתיות, מוליכים למחצה רחבים של להקות, ניהול תרמי מתקדם ומערכות מוליכים-על יאפשרו פלטפורמות נקיות, יכולות יותר, ואמינות יותר מאי פעם.העתיד המיידי יראה מערכות הנעה היברידיות-חשמליות נכנסות לשירות מטוסים אזוריים, מונעות על ידי אספקת חשמל מאושרת כי הטכנולוגיה של SiC ואדריכלות מודולריות מתקדמות יותר ויותר, אך ורק על פני מערכת גרעינית מתקדמת יותר ויותר, אינה תלויה יותר ויותר, אלא על פני מערכת חשמל מתקדמת יותר ויותר, אלא על פני מערכת גרעינית, אלא על פני מערכת גרעינית, אך ורק על פני מערכת חשמל מתקדמת יותר ויותר, היא אמצעי תחבורה מתקדמת יותר ויותר, אך ורק על פני מערכת גרעינית, היא אמצעית-אווירית, אך ורק על פני מערכת גרעינית מתקדמת יותר ויותר, אך ורק על פני מערכת חשמל מתקדמת יותר ויותר, היא אמצעי תחבורה מתקדמת יותר ויותר יעילה יותר ויותר, אך ורק על פני מערכת גרעינית מתקדמת יותר ויותר, היא מערכת גרעינית, היא מערכת חשמל מתקדמת יותר ויותר, אך ורק על פני מערכת חשמל מתקדמת יותר ויותר, אך ורק על פני מערכת מתקדמת יותר ויותר, היא מערכת גרעינית מתקדמת יותר ויותר, היא מערכת חשמל מתקדמת יותר ויותר, היא מערכת חשמל מתקדמת יותר ויותר, היא