Giriş: Kentsel Hava Hareketliliğinin Arkasındaki Güç

Elektrikli dikey taksit ve iniş (eVTOL) uçaklarının ortaya çıkışı, ulaşımda önemli bir andır. İki birincil yaklaşım daha kötüleşti: kısa-ortak-ortak yolculuk için bataryaları birleştiren üçüncü boyuta söz verir.Bu mimariler arasındaki ticaret-dönüşüm, yatırım, güvenlik ve çevresel ayak izi.

EVTOL Power Systems

Tam Elektrikli Sistemler

Tamamen elektrikli eVTOLs, yalnızca şarj edilebilir bir lityum-iyona (veya sağlam devlet) batarya paketlerini depolamak ve vakumlu rotorlara yönlendirmek için enerji sunmak için depolar. Bu uçaklar, genellikle 250 ila 300 watt-saat arasında dağıtılmıştır.

Hybrid-Elektrik Sistemleri

Hibrit elektrikli eVTOLs, şarj motorunu, motorunu veya yakıt hücresini elektrikli tahrik eder.En hibrit mimarilerde, motor şarj kabloları ve / veya doğrudan motorlar, uçağın sadece şarj etmek için daha hızlı bir şekilde yeniden yakıt kullanmasına izin verir, ancak, yüksek çözünürlükte motorlar ve yüksek çözünürlükte yer alır.

Elektrik ve Hibrit Güç Sistemlerinin Karşılaştırma Analizi

Enerji Yoğunluğu ve Verimliliği

Elektrikli motorlar, deposal enerji sistemlerinin en kritik parametresi enerji yoğunluğudır. Bugün yaklaşık 40 kat daha az enerji jet yakıtından daha az enerji depolanırken, enerji tasarrufunun% 90'ından fazlasının şarj edilmesi gerekir, bu nedenle verimli bir şekilde verimli bir şekilde sağlanır.The level performance-off: for short city run at 30-40% termal verimlilik, and the jeneratör-motor zinciri daha fazla kayıplar verir.) Ancak yakıtlar için daha az enerji tasarrufu sağlar.

Menzil ve Payload

Tam elektrikli eVTOLs şu anda kentsel hava hareketliliğini hedefliyor (UAM) 300-60 mil kapasiteli bir araçla 300 mil arası mesafeyi hızla yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş bu da olsa da bu da olsa da olsa da olsa da olsa da olsa da olsa da olsa da olsa da olsa da bu da olsa da bu da yüksek bir yük için bir

Operasyon Maliyetleri

Elektrikli eVTOLs, per- mil işletim maliyetlerinden daha düşük söz veriyor çünkü elektrik, 2030 yılına kadar bir enerji tasarrufuna sahip olan havalimanlarından daha düşük maliyetlidir ve daha sık motor aşırı hızlara sahip olur.Aursss, daha sık motorlar, yüksek hızlarda ise yüksek hızlarda ise yüksek yakıt maliyetlerine sahip olan uçuş giderleri dengelemeye daha düşük maliyetle daha düşük maliyetle karşı karşıya kalabilir.

Gürültü ve Emisyonlar

Gürültü, özellikle de yakın konut alanlarının bulunduğu kritik bir faktördür. Elektrikli eVTOLs, hem helikopterlerden hem de yanmalı motorlarla ilgili herhangi bir uçaktan daha sessizdir, çünkü yüksek frekanslı bıçak-slap gürültüsü yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş, optimize edilmiş rotorlar ve motor gürültüsünden dolayı yanmalıdır.

Bakım ve Güvenilirlik

Sikt sürücüleri güvenilirlik. Tam elektrikli güç antrenmanları herhangi bir hibrit sistemin hareket parçalarının bir parçasına sahiptir: tek bir motor başarısızlığından sonra uçuşun güvenli bir şekilde devam etmesine izin vermek, motor ve jeneratör ile ilişkili başarısızlık modlarını tanıtmak, sofistike sağlık izleme ve daha sık denetimlerin olasılığını azaltır. Diğer yandan, bir hibrit motorun yedek güç kaynağı olarak motorunu kullanabilir veya yedek devre dışı bırakır.

Battery Teknolojisi ve Yüksek Enerji Konağı

Tamamen elektrikli eVTOL'lerin geleceği, batarya atılımlarına bağlıdır.Mevcut lityum-iyon hücreleri, cep seviyesinde yaklaşık 250-300 Wh /kg sunar, ancak paket entegrasyon 200- Wh/kg'a kadar pratik aralıklarda 500+ mil daha ulaşır; ancak yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte 400-500 Wh/kg'a ulaşır.

Hybrid Architectures: Series, Paralel ve Seri-Parallel

Seri Hybrid (Range Genişletilmiş)

Bir dizi hibritde, iç yanma motoru motorlara elektrik tedarik eden bir jeneratörü sürücüler ve / veya bataryayı şarj eder. motor asla paralel olarak rotorları doğrudan doğruya doğru yönlendirmektedir.Bu de motor hızlarından alır, motorun en verimli RPM., bataryanın en verimli şekilde çalışmasını sağlar, çekme sırasında geçici güç talepleri çalışır ve iniş sırasında çalışır. Series hibritler paralel olarak paralel hibritler ve eVTOL geliştiricileri arasında en yaygın yaklaşımdır (örneğin, eVolocopter).

Paralel Hybrid Hybrid Hybrid Hybrid

Paralel bir hibrit, hem elektrikli motor hem de yanma motoruna rotorları, hem bireysel ya da birlikte sürmesine izin verir.Bu, daha karmaşık bir şanzıman veya kavramalar gerektirir, ancak her iki güç kaynağının da özetlenebilir. Paralel hibritler, direkt olarak rotorları sürebilirse, jeneratör kayıpları ortadan kaldırır.

Seri-Parallel (Dual-Mode)

Bazı gelişmiş mimariler, farklı uçuş aşamaları için verimliliği optimize etmek için seri ve paralel modlar arasında geçişe izin verir. Örneğin, çekme ve tırmanma düşük gürültü için elektrikli-sadece veya seri modu kullanabilir, kruvazörlüğün doğrudan sürücü motoruna zarar verebilirken, bu sistemler uzun vadeli görevler için en verimlidir.

Her Güç Sistemi için Altyapı Gereksinimler

Elektrikli eVTOL için şarj Ağları

Tam elektrikli eVTOLs, ağır şarjlı elektrikli araç şarj cihazlarının yanı sıra, birçok kanaldaki güç şebekesi, birden fazla eşzamanlı ücret patlamalarına ihtiyaç duyuyor. Battery-swapping, 300-500 kW'lık şarj altyapısına sahip, ağır şarj edilebilir bir şekilde şarj edilebilir, ancak her bir çok kanalda standartlaştırılmış batarya modüllerine ve ek envanterlere ihtiyaç duyar.

Hibrit eVTOL için yakıt ve bakım

Hibrit eVTOL'ler mevcut havacılık yakıt altyapısını kullanabilir, Jet A-1 veya unleaded Avgas dahil veya hibritler için özel çözümler gerektirir. Refueling dakikalar alır ve mevcut havaalanı yakıt tedarik zincirleri eklemek daha az anlamına gelir.Ancak, hibrit sistemler için bakım altyapısı, hem de motor ve jeneratör çalışmaları için uzmanlaşmış makineler gerektiren bir durumdur.

Düzenleme ve Sertifika Yolu

EVTOL uçaklarının sertifikalandırılması hem elektrikli hem de hibrit tasarımlar için büyük bir engeldir. Federal Havacılık Yönetimi (FAA) ve Avrupa Birliği Havacılık Güvenliği Ajansı (EASA), eVTOLs (örneğin, FAA'nın güçlü bir şekilde yük devretme kategorisi) ile ilgili temel sertifika sorunları, yüksek gerilim sistemi güvenliği ve elektromanyetik müdahale ile ilgili olarak 5 yıl boyunca yayınlanmaktadır.

Pazar Peyzajı ve Lider Geliştiriciler

Rekabetçi alan hem özel başlangıçları hem de havacılık devleri kurdu.ETHFLT:0)İş Havacılık[DKD) [Dönetici], 20.000 $ 'lık bir tasarıma sahip ve FAA sertifikasyonu ile birlikte, [FONT=D) Güneşli havalimanları ile birlikte 20.000 $ 'lık bir araya getiren ve hibrit hava hattı ile birlikte, 60.000 $ 'lık bir araya gelir.

Çevre ve sürdürülebilirlik Yaşam döngüsü Analizi

Kulübün emisyonlarının ötesinde, tam bir sürdürülebilirlik değerlendirmesi, batarya üretimi, yakıt ekstraksiyonu, son yaşam geri dönüşümü ve verimi kullanarak% 50-70 daha düşük olabilir.Ancak, madencilik lityum, kobalt ve nikel for aküler için çevre ve sosyal maliyetlere sahiptir. SAF kullanan hücreler için enerji döngüsündeki yaşam döngüsü boyunca yakıt tasarrufu sağlayabilirler.

Future Outlook: Use-Case Driven

Endüstri, elektrik ve hibrit eVTOL'lerin tamamlayıcı rollere hizmet ettiği bir vizyona sahiptir. [Dönergeler:0)Urban hava taksileri[Dönemli) kısa umutlar için (Dönemli) 10-50 mil) muhtemelen, düşük gürültü ve sıfır emisyonlar şehir merkezlerindeki hızlanan yüksek hızlarda, yüksek çözünürlükte 20 kg/alt) yük taşımacılığına bağlı olarak, yüksek çözünürlükte 20 miller için yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte yüksek çözünürlükte bulunabilir.

Sonuç: Power System Choice Path Forwardleri Tanımlar

Elektrikli ve hibrit güç sistemleri her zaman eVTOL uçakları için ayrı avantajları ve kısıtlamaları sunar. Tam elektrikli tasarımlar basit, düşük işletme maliyetleri, sessiz operasyon ve sıfır doğrudan emisyonlar sunar, onları yoğun nüfuslu kentsel ortamlar için ideal hale getirir - ancak mevcut batarya enerji yoğunluğu ile kısıtlanırlar. Hybrid sistemler genişledikçe, daha hızlı bir şekilde geri yükleme ve daha yüksek karmaşıklık, bakım maliyetleri ve bazı emisyonlar için operasyonel esnekliği sağlayacaktır.