Elektrikli Uçakların Geleceği: Genişletilmiş Ortam ve Verimlilik için Drag ve Asansör Yönetin

Havacılıkta elektrik tahrik geçişi, karbon emisyonlarını azaltmak, daha düşük işletme maliyetlerini azaltmak ve yeni uçak yapılandırmalarını sağlamak için vaat ediyor. Ancak, mevcut batarya teknolojisinin sınırlı enerji yoğunluğu uçuş aralıklarında ve dayanıklılık üzerinde sert bir tavan sunuyor.Bu kısıtlamayı aşmak için mühendisler, her olası verimliliğin havadan pratik, bölgesel ve şehir havadan daha kritik hale getirilmesi ve asansörün dikkatli bir şekilde faydalanması gerekiyor.

Elektrikli Uçaklar Için Aerodinamik Mücadele

Konvansiyonel uçak, uçuş ilerledikçe daha hafif yakıt yakıyor, kanat yüklemesini ve verimliliği artırmak. Elektrikli uçak, aksine, görev boyunca ağırlık olan bataryaları taşıyor.Bu sabit ağırlık, aşırı yükleme olmadan tüm uçuş aşamalarındaki bir yapıya ihtiyaç duyuyor. Ek olarak, elektrikli motorlar ve kontrolörler, hava akışlarının ve uçağın etrafındaki hava akışlarının nasıl değiştiğini etkiler.

Drag Rez Neden Yok Edilemez

Drag, bir uçağın hava yoluyla hareketine karşı çıkan tüm güçlerin toplamıdır. Parasite sürüklenme (eskiden aynı yüzde, cilt sürtünme, müdahale sürüklenme) ve indüktör (drag, asansör tarafından yaratılan). Örneğin, her kilovat saatli bir enerji mümkün olduğunca verimli kullanılmalıdır.

Modern elektrikli uçaklar bu nedenle düşük soğuk havafoilleri, omuz yüzeyinin üzerinde hava üfleme, küçük uçak sınıflarında bile geri çekilme dişlilerini içeren tasarımları içerir.ARDIZA X-57 Maxwell[DEPT] projesi, aerodinamik direnişin her kaynağını en aza indirmek için nasıl kullanılabileceğini göstermiştir.

Asansör Imperative

Asansör, yüksek performanslı ve daha düşük havalimanlarının üst ve alt yüzeyleri arasındaki basınç farkı tarafından oluşturulur.Yüksek asansör katları, daha yavaş yaklaşım hızlarına ve daha kısa pistlere izin verir, ancak aynı zamanda daha küçük kentsel hava havalimanları veya fatiportları işletmek için, yüksek asansör üretebilme yeteneği önemlidir.Bu, yüksek asansörlere, morfing yapılarına ve daha kısa sürede yenilenen yüklerin kullanımını sağlar.

“ Asansör üreten kanatları tasarlayabilirsek, genellikle onunla birlikte gelen sürüklenme cezası olmadan ihtiyacımız var, aynı batarya paketinde daha uzun uçuşlar açıyoruz,” diyor Dr. Elena Torres, Delft Teknoloji Üniversitesi'nde aerodinamik araştırmacı (kaynak: 03)

Dragan için Stratejiler

Elektrikli uçaklar için Drag azaltımı on yıllardır aerodinamik araştırma yapar, ancak yeni aciliyetle uygulanır. Aşağıdaki bölümler bugün kabul edilen veya araştırılan birincil yaklaşımlara işaret eder.

Akışkan Havalı Tasarım

Kiraya karşı ilk savunma hattı, uçağın genel şeklidir. · Kanatları (BWB), uçan kanatlar ve çok inceler ön alanı azaltır ve sınır katmanı geçişini azaltır.Genel havacılık-elektrikli hava araçları için, trend, yüklenen sürüklenen sürüklenen yüksek-görüler, sık sık sık sık yapısal ağırlıkları yönetmek için desteklenmiştir.

Daha küçük elektrikli dikey taksit ve iniş (eVTOL) uçaklar için tasarımcılar, uç kayıpları ve kalkan rotor gürültüyü azaltmak için, ancak dükler ıslak alan ekleyin. Doğru dengeyi teşvik etmek, kapsamlı hesaplamalı akışkan dinamikler (CFD) simülasyon ve rüzgar-tunnel testleri gerektirir.

Türtip Tedavisi

Kanattipi vortices, sürüklenme kanatlarını, harmanlanmış kanatlar ve kanat uçları bu vortikleri kırıyor ve enerjinin bir kısmını daha vorticity'e kaybetti. Elektrikli bir uçakta, her türlü sürüklenme noktası doğrudan genişliyor. Modern eVTOL tasarımları genellikle farklı hızlarda keskin kanat uçları veya birden küçük kanatçıklar, daha büyük bir alana kadar vortex dağılımını dağıtmaya transfer edebilir.

Yüzey bitirmek ve Sınır Katman Kontrolü

Skin sürtünme sürüklenme yüzey kabalığı ile artar. Kompozit malzemeler son derece pürüzsüz yüzeylere izin verir ve bazı üreticiler termoplastik boyaları veya mikro-sekizleri (hava akışı ile uyumlu) kullanarak gerekli pompalar veya kompresörler için özellikle değerli olabilir. Aktif sınır katmanı kontrolü - hafif yüzeyler veya küçük jetler yoluyla suksiyonu kullanarak - bir araştırma konusu olarak kullanılabilir - özellikle de elektriksel uçaklar için değerli olabilir.

[FONT:0]Laminar akış kontrolü[[Dönetici:2) Başka bir umut verici tekniktir.Kariyer akışı daha büyük bir kısmını kanat, cilt sürtünmesi, maksimum kalınlık noktası ile yarıda kesilebilir.

Interference Draginin Azaltılması

İki bileşen buluştuğu yerde -yani, kanat ve fuselage, nacelle ve kanat, kuyruk ve fuselage –interference drag oluşur. Fairings ve dolumlar bu kavimleri bulmak için çok disiplinli optimizasyonlar sağlar.Suçlu her özel araç için birçok küçük motor entegrasyonunu dikkatlice ayarlanmalıdır.

Cezasız Asansör

Gening asansör nispeten kolaydır; doğru hızlarda verimli bir şekilde üretmek ve açılar zordur. Elektrikli uçak, bir kesinti cezası dayatmamak istemeyen birkaç asansör destekli stratejiden faydalanır.

Yüksek performanslı cihazlar ve Elektrikli Variants

Konvansiyonel fısıtlar ve slats, kanat camını ve alanını arttırır, böylece sadece% 40-80 oranında maksimum asansör katar. elektrik uçakları için, davranışlama mekanizması tamamen elektrikli olabilir (gerekli sistemler gerekli), ağırlık ve bakım miktarını azaltır. ancak yüksek kaldırma cihazlarının bir kısmını azaltır - veya elektrikli dağıtım motorlarını doğrudan bir asansörde kullanmak için kullanılır.

Morphing ve Aible Wings

Uçuş sırasındaki düzeltme kanatları, camber veya hatta planform her uçuş koşulu için en uygun asansör sözü sunar. Şekil-memory alaşımları, pastazoelektrik hareketleri ve esnek kompozit yapılar, geleneksel fıtratlar olmadan aynı şekilde değişiklikler sağlarken, aynı zamanda elektrik uçaklarını sürekli optimize edebilir.

Gust Load Alleviation

Gusts, yapısal yükleri artırabilecek ve pilot veya otomatik pilotu doğru kontrol girişleri yapmak için zorlaştırabilecek bir şekilde değiştirmesine neden olur. Aktif kontrol sistemleri, bu anlamda gusts ve hızlı bir şekilde kontrol yüzeylerini ayarlamak, hem yüklerini hem de sürüklenme anlamına gelir. Elektrikli uçaklarını kesin, hızlı bir şekilde şarj etmek için motor kontrol kontrol cihazları ve uç-by-disipleri, tümevleri uygulamak için iyi bir konumdadır.

Teknolojik Yenilikler Araba Verimliliği

Aerodinamik temellerinin ötesinde, birkaç özel teknoloji, bir sonraki elektrikli uçağın sürüklenmesini ve daha etkili bir şekilde asansör etmesini sağlıyor.

Dağıtılmış Elektrikli Taht (DEP)

DEP, kanat veya hava çerçevesi boyunca birçok küçük elektrikli motorlar koymayı içerir. Hava akışı sadece tahrik değil, aynı zamanda kanat kenarlarında dinamik baskı motorlarını da arttırır, daha büyük bir kanat alanı yolcuları için (düşük sürüklenme) sağlarken, yüksek asansöre ihtiyaç duyanlar için hala yüksek asansöre ulaşırlar.

Hafif Kompozitler ve İmalat

Karbon fiber kompozitler, yüksek tekrarlanabilirlik ile üretilen karmaşık aerodinamik şekillerin daha hafif, yumuşak ve pürüzsüz olmasını sağlar.Eviation Alice[Dönder:0)Demek, karbon fiber fuselaj ve kanat kullanan yüksek yönüne (en yüksek çözünürlükte) göre (en yüksek çözünürlükte) daha düşük çözünürlükte elde etmek için karmaşık bir şekilde yapılır.

Boundary Katman Ingestion (BLI)

BLI pozisyonları motorlar (veya fanlar) havai fişekleri daha yavaş hareket eden hava katmanını azaltmak için havayı azaltın ve genel olarak koperatif verimliliği 5-10% ile artırabilir.Theurora Flight Sciences D[D][Dönetici)[Dönemli motorlar için BLI kullanır.

Termal Yönetim Entegrasyonu

Elektrikli motorlar, inverterler ve piller, soğutma sistemleri (örneğin, radyatörler, ram-air satın almaları) sürüklenmeler gibi yenilikçilikler (PRT:0) Hava değiştiricileri için uçak yüzeyi kullanan ısıtıcıları (Düzücü panelleri) veya kanat yüzeyinin radyatör olarak kullanılmasını sağlayan ısıtılabilir.

Uçuş Operasyonları ve Enerji Yönetimi

Aerodinamik tasarım aşamasında durmuyor. Bir elektrik uçağı nasıl akıyor ve asansör yönetimi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir ve böylece aralıkta.

Optimized Flight Profilleri

Elektrikli motorlar geniş bir güç ayarları üzerinde yüksek verimlilike sahiptir, ancak aerodinamik verimlilik hız ve yüksekliğe sahiptir. Asansör-to-drag oranını en üst düzeye çıkarmak için, o zaman düşük (ürücük) bir yüksek seviyedeki dalgalanmalar ve rejeneratif frenleme ile inmek tüm enerji tasarrufu sağlar. Elektrikli uçak için uçuş yönetimi sistemleri gerçek zamanlı hava verileri (parça, sıcaklık, basınç) her bacak için en iyi profili hesaplamak için geliştirilir.

Asansör Dağıtımı Öncizse Control of Lift Distribution

Aktif camber kontrolü, değişken bükülme ve kanattaki diferansiyel makyajlar, asansör dağıtımını eliptik (en azından indüklenen sürüklenme için ideal) otomatik olarak ayarlanabilir. Elektrikli uçak da bu işlemi mümkün kılar.

Payload ve Balance

Çünkü batarya ağırlığı sabit, ödeme yükü (yolcular, kargo) en iyi şekilde, sabit bir aralıkta yerçekimi merkezini tutmak için dikkatli bir şekilde yönetilmelidir. A forward CG, indüklenmiş sürüklenme için gerekli kuyruğu arttırır. Bazı elektrikli uçaklar baltüz sistemleri içerir veya bataryaların optimal kesmeye izin vermek için, uçuş için gerekli gücü azaltmak için.

Battery ve Enerji Sistemi Tahminleri

Tamamen aerodinamik olmasa da, batarya sistemi birkaç şekilde uçağın aerodinamik tasarımıyla etkileşime girer.

Battery Placement and Center of Gravity

Piller ağır ve yoğundur. Genellikle asansörün merkezine yakın bir şekilde monte edilirler.Yeni enerji-deneter kimyası, sağlam devlet) gerekli batarya hacmini ve ağırlığı bir sonraki on yılda azaltacaktır.

Pilaksiyon Yönetimi

Piller, deşarj sırasında ısı yaratır ve özellikle hızlı şarj sırasında, onları sık sık sık sık sık sık sık sık sık sık, pasif soğutmada (hava boruları, faz değişiklikleri malzemeleri) veya sıvı soğutma döngüleri, kanat yapısına entegre edilebilir.

Yol Ahead: Sonraki Decade Getirecek

Elektrikli uçaklar sonsuza kadar niş kalmayacak. batarya enerjisinin düşüşe yaklaşımı 400-500 Wh/kg paket seviyesinde (bugün 250-300 Wh/kg) bir araya gelecektir.Aynı zamanda, aerodinamik gelişmeler, bu depolanan enerjinin etkisini çoğalacaktır: Birkaç trendi görmeyi bekleyebiliriz:

  • [FONT=0) Yüksek yön kanatları [Döneticiler ve aeroelastic terzisyon yoluyla mümkün kılındı.
  • [FONT:0)Integrated dağıtılmış tahrik ([Dönetici: 1) Sınır tabaka kontrolü, bir yükseltme ve gürültü azaltması.
  • [FONT:0) Dijital ikizler ve AI odaklı tasarım optimizasyonu[Dönetici:0), bir prototip inşa etmeden önce binlerce iterasyona ve kontrol sistemine izin veren.
  • [FONT:0)Standartize yüksek kaldırma sistemleri[Dönetici: 1 ) Tüm elektriksel hareketlerin daha düşük ağırlık ve bakım için değerlendirilmesi.

EASA ve FAA gibi düzenleyici kurumlar, özellikle elektrik tahrik için özel koşullar altında sertifikalandırmayı teşvik edecek elektrikli uçaklar için sertifika standartları geliştiriyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Sürücü ve asansör, elektrikli uçak için ikincil bir endişe değil - merkezi mühendislik meydan okumasıdır.Aerodinamik verimlilikte her bir oran iyileşme doğrudan tek bir batarya şarjında veya daha uzun rotalarda hizmet eden yolculara ve laminar akış kontrolünden, propulsion ve adaptive morfing yapılarına dağıtılacak, araçlar zaten test edilecektir.Başarılı şirketler, aerodinamikleri sistem seviyesindeki bir mülk olarak tedavi edecek, hava bütünleme, güç ve uçuş kontrollerinden tamamen faydalanacak.

Batarya teknolojisi olgunlaşırken, aerodinamik dersler bugün daha değerli hale gelecektir. Elektrikli uçuş geleceği sadece temiz tahrik hakkında değil; daha akıllı olmak - daha az enerji sağlamak için, böylece gökyüzü gelecek nesiller için açık ve yeşil kalabilir.

[0]Elektrikli Uçaklar Aerodinamik hakkında daha fazla okuma için, ESRAT:1)NASA Elektrikli Uçak Araştırması [Dönem:2) ve elektrik uçaklarının genel bakışı[FLT: 4 )[D][/FONT][/FONT][/FONT=)[FONT=