Sonraki Nesil Uçaklarda Flap Sistemlerinin Benzersiz Talepleri
Havacılık, düşük hızlı uçuş sırasında asansörü kontrol eden aerodinamik yüzeylerde, gerekli asansörü almak ve iniş sırasında yapmak için gerekli olan, elektrikli güçlerle çiftleşen yeni bir kısıtlama seti ile karşı karşıya kalır.The traditional Mechanical and power distribution, the aerodynamic Surface that control drive during low- speed Flight require equality. Wing, Basic for the necessary asansör during takeoff and iniş, face a new set of constraints when paired with electric powertrains.The traditional machine and logic actionuation systems for türbini or piston engines must be re event event to meet the heavydrified plane, term.
Elektrikli ve hibrit elektrikli uçaklar için çırpınma, mevcut çözümlerin verimliliğini azaltabilecek bir konudur. Malzemelerin temel yeniden değerlendirme yöntemleri, kontrol algoritmaları ve daha akıllı uçuş kontrol yüzeyleri ile entegrasyon, aktif olarak tüm uçak performansına katkıda bulunabilecek şekilde yapılır.
Elektrikli Uçaklar için Flap Design'ta İlk Meydanlar
Kilo Yönetimi ve Yapısal Verimliliği
Elektrikli uçaklar için fıstıkların tasarımının en acil zorluğu ağırlıktır. Piller, kilo başına enerji açısından yoğun bir şekilde kalır, bu nedenle her gram doğrudan yapıda tasarruf edilir veya yüksek ücretli yük sistemleri, metal parçaları, roller, hidrolik aktüatörler ve karmaşık bağlantı toplantıları içeren, büyük bir kütleli genel havacılık elektrikli uçak için, bu tür bir sistem en yüksek ağırlıktan 2-4% - en yüksek ücret ödeyebilir - en elektrikli tasarımların çoğunun karşı karşıya kalamayacağı cezalar.
Mühendisler karbon fiber-reinforced polimerlerden ve balcomb çekirdeklerinden yapılan hafif kompozit yapılarla cevap verirler. Bu malzemeler yüksek sertlikte ağırlık oranları sunar ve hareket eden yüzeyler için monolithic fiyonlar sağlar ve noktaları geliştirirler. ancak, kompozit malzemeler yeni tasarım kısıtlamaları sunar: yüksek kaldırma işlemleri sırasında dikkatli bir termal yönetim gerektirir ve hareket eden yüzeylere karşı dayanıklı veya uyumlu hale gelir.
Bir başka ağırlık tasarrufu yaklaşımı, geleneksel Fowler fsiyonları ile kullanılan ağır parçaları ve arabaları ortadan kaldırmaktır. Bunun yerine, tasarımcılar, iz kenarının elastik olarak, ayrık olmayan çizgilerle ilgili olarak incelenen kenarlar hakkında inceler. Araştırma aşamasında, bu tür tasarımları sürekli bir yapıya karşı dağıtım yaparak ağırlık ve karmaşıklığı azaltmak için söz konusu.
Gelişmiş Kontrol Sistemlerinin Entegrasyonu
Elektrikli ve hibrit-elektrikli uçaklar, yüksek hızlı veri otobüsleri ile bu sistemlerle arayüze ve milisaniyeler içinde komutlara yanıt vermek için dijital uçuş kontrol sistemlerine güveniyor.Zenginler, servolar, elektrik hareketleyiciler sofistike motor kontrolcüleri talep ediyor ve şifreleyicileri başarısız oluyor.
Eleştirel meydan okuma, fütüre kontrol sisteminin, minimum elektrik gücü tüketmeksizin tüm uçuş koşullarında güvenilir bir şekilde çalışabilmesini sağlamaktır. Adımper motorlar ve fırçasız DC motorlar ortak seçimlerdir, ancak bir kanaldan kaçınmak için mevcut kontrolleri gerektirir.
Kontrol algoritmaları ayrıca elektrikli uçak zarfları için de dikkate almalıdır. Birçok elektrikli dikey taksi ve iniş (örneğin, uç ve ileriye dönük uçuş, sürekli değişen fütüre yol açan makyaj ayarları talep ediyor.Bu, uçuş yönetimi sistemi ile entegre eden sağlam dijital kontrol döngüleri gerektirir, hızlı bir şekilde saldırı açısına dayanan, Federal Havacılık İdaresi (FAA) tarafından kontrol sistemleri için performans standartları içerir.
Elektrikli Akıcıların ısıl Yönetimi
Elektrikli motorlar mevcut zemine orantılı olarak ısıtılır. Flap hareketatörler, özellikle yüksek hızda veya büyük aerodinamik yüklerde kullanılanlar, rüzgarın hasarını ve motor demagnetleştirmesini önlemek için önemli termal enerji üretebilirler. Geleneksel uçaklarda, hidrolik sıvılar ısıyı doğal olarak taşırlar, ancak elektrik eylemleri genellikle konveksiyon için sınırlı yüzey alanı ile mühürlenir.
Flok aktüatörleri için termal yönetim stratejileri, yüksek sıcaklıklı mıknatıslar (örneğin samarium-cobalt) olarak, soğutma finleri, hareketleyici konutlara entegre etmek ve ısıtımı için ısıtıcı ısı sensörleri uygulamak için bazı tasarımları içerir.
Bununla birlikte, ek ısıl yönetim karmaşıklığı ağırlık ve güvenilirlike karşı ölçülmelidir. Pompalar ve radyatörler ile soğutma döngüsü, elektrik eyleminin ağırlık avantajını azaltamaz. Bu nedenle, birçok tasarımcı aşırı ısıtmadan kaçınmak için pasif ısıtımı sağlayan akıllı kontrol stratejileri ile birlikte pasif ısıtılmalıdır. Örneğin, onları yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlayarak, üst motor akımı azaltılabilir, enerji tasarrufu olmadan ısınır.
Çevre ve Sertifika Hurdles
Elektrikli uçaklar geleneksel fıtrat malzemeleri ve mekanizmaları meydan okuyan ortamlarda çalışır. Yüksek nem, sıcaklık uçları -40C'den +50°C'ye kadar aşırı sıcaklık ve sıvıların korunması için maruz kalma, gelişim maliyetlerini ve zaman boyunca absorbe edilebilir.
Ayrıca, elektrikli uçak fütürü sistemlerinin sertifikasyonu hala gelişmektedir. geleneksel Bölüm 25 ve Bölüm 23 kuralları mekanik ve hidrolik sistemlerle kapılırken, elektrik eylemleri için eşdeğer koşullar genellikle Özel koşullarla yorumlanır. Üreticilerin kabul edilebilir şekilde tanımladığı, özellikle de kontrol kaybına yol açan başarısızlık modları için tasarlanmıştır. ”
Flap Design'da Fırsatlar ve İnovasyonlar
Hafif Kompozitler ve Katkı İmalatı
En acil fırsat, gelişmiş kompozitleri sadece çırpınma ciltleri için değil, yapısal yük yolları için yalan söylüyor. Co-cured karbon-fiber spars ve ribs, hareketleyici para birimini entegre edebilir ve doğrudan konuta kadar ağırlığı azaltır, ekstra tesisat olmadan% 40'a kadar azaltır.
Cam-fiber-reinforced polietherimide (PEI) gibi malzemeler de bölgesel hibrit elektrikli taşımacılarda kullanılan daha düşük maliyetli fıstıklar için de değerlendirilmektedir.Bu termoplastikler kaynaklanabilir veya füzyon edilebilir, montaj süresini azaltır ve yaşamın sonunda daha kolay geri dönüşüm sağlar.
Akıllı Kodlama ve Adaptif Flap Morphing
Elektrifikasyon, her bir fısıltının bağımsız olarak hareket etmesine izin veren, uçak yük deşarjı nedeniyle en aza indirmeyi veya gürültüyü azaltmayı sağlayan hıza yükseltebilir.Gerçek zamanlı geri bildirimler, her bir fıtratıdan bağımsız olarak, en iyi asansör-to-drag oranını bağımsız olarak, uçak ağırlığının altında tutmasını sağlar.
Hafifletme fıstıkları, sadece önemli ölçüde değişen, daha fazla adım temsil eder. Şekilten yapılmış olan taşıyıcılar veya elektroaktif polimerler sürekli olarak izleyip, sonsuz camlı varyasyonlar sağlar ve gürültüyü geri döndürür.(özellikle şehir hava hareketliliği için) Bu aşamalara ek olarak, 5-10 decibels. Endüstri başlangıçları gibi başlangıçlar.
Rejeneratif Enerji Flap Actuation ile Yakalandı
Elektrikli uçaklara eşsiz en heyecan verici fırsatlardan biri, geri çekilme döngüsü sırasında enerjiyi kurtarma yeteneğidir, uçağın DC otobüslerine geri beslemesi anlamına gelir, bu rejeneratif frenleme küçük bir uçuş sırasında enerji üretmek zorundadır - tam olarak 1-2 toplam pil tüketiminin% 2'si tipik bir bölgesel uçuş sırasında çalışır.
Ek olarak, indüksiyon sırasında, fısıtlamalar sürüklenme ve diker yaklaşımlarına sertleştirici bir şekilde dağıtılabilir.Bu konsept bazen “aktif yönetim” olarak adlandırılır, ancak iyi tasarlanmış bir fıtraksiyon sistemi ile, bazı enerji, karma-elektrikli yolcu uçağının kullanımını kasıtlı olarak yavaşlatarak hasat edilebilir.
Basitleştirilmiş Bakım ve Daha Yüksek Güvenilirlik
Elektrikli fütüreleme sistemleri hidrolik eşdeğerlerden daha az hareketli parçalara sahiptir: pompalar, hiçbir hortumlar, mühürler, hızlı dönüş maliyetinin düşük bakım maliyetleri ve daha yüksek dağıtım güvenilirliğine neden olabilir. Modern fırçasız DC motorları, 50.000 saatten fazla zaman elde edebilir ve sağlam devlet kontrolleri temas aşınmaz. Elektrikli uçaklar için, özellikle de hızlı dönüş yolundaki taksi filoları kritik bir şekilde azaltamaz.
Dahası, entegre sağlık izleme sistemleri ile fiyonlar, başarısızlıktan önce kendi bozulmalarını bildirebilir. Titreşim analizi, mevcut imza izleme ve pozisyon hatası takip algoritmaları bakım personelinin aşınma veya bağlayıcı olmasını uyarılabilir. Bu tahmin edici bakım kapasitesi, daha büyük ticari jetlerde tanıdık, ancak genel havacılık için yeni, elektrikli uçak yazılım merkezli mimarisi için doğal bir uyumdur.
Future Yol ve Araştırma Frontiers
Önümüzdeki on yıl muhtemelen, fıtratıları daha da güçlendiren birkaç teknoloji yakınlığını görecek. Dağıtılmış elektrikli tahrik (DEP), birçok küçük motorun kanat boyunca nereye yerleştirildiğini, zaten kanat ve fıstıkların rolünü etkili bir şekilde güçlendiren aerodinamik akışları değiştirecektir.
Başka bir umut verici alan, uçağın uçuş kontrol bilgisayarı üzerinde hızlamayı optimize etmek için yapay zekanın kullanımıdır. Bu tür bir uyarlanabilir sistemlerin sertifikalandırılması açık bir sorudur, ancak RTCA gibi endüstri grupları havacılıkta makine öğrenimi için standartlar üzerinde çalışıyor.
Son olarak, sürdürülebilir havacılık yakıtları ve hidrojen-elektrik hibridleri için zorlamak, örneğin, soğuk fıstık yüzeylerde konan büyük miktarda su buharı üretebilecek, aşırı kilo vermeden entegre edilmelidir. Benzer şekilde, sıvı hidrojen depolama için gerekli olan ağlamagen sıcaklıkları düzgün bir şekilde izole edilemediğinde hareketleyici performansı etkileyebilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Elektrikli ve hibrit elektrikli uçaklar için çırpınma, ağırlık mühendisliği, kontroller, termal bilim ve aerodinamiklere dokunan çok disiplinli bir çabadır.Bu, elektrik güç trenleriyle daha verimli ve daha güvenilir olan tüm noktaların belirlenmesidir.
Endüstri, elektrikli havayolucilerin ve eVTOL taksilerinin ilk nesli sertifikasyonuna doğru ilerlerken, bu uçaktaki fütürücü sistemler, tüm uçuş kontrol yüzeyleri boyunca elektrik eyleminin daha geniş bir şekilde benimsenmesi için kanıtlanacak. Bugün bu sorunları kucaklayan mühendisler yarının sürdürülebilir havacılık standartlarını tanımlamaya yardımcı olacaktır.
Daha fazla okuma için, ESRAT:0)FAA Danışma Geometrileri elektrikli uçak tasarımı üzerinde ) ve en son araştırmayı ESFLT:2.14 CFR Part 25 taşımacılık kategorisi uçak için sertifikasyon) olarak yeni fıstık teknolojilere uygulanır.