Hiểu động cơ đẩy bằng máy bay điện giả

Trung tâm của sự chuyển đổi này là [FLT: 0] [động cơ điện [FLT: 1] - Lực đẩy cơ bản điều khiển máy bay đi về phía trước. Nếu không có sự quản lý cẩn thận của động cơ phản lực, hệ thống lai không thể đạt được hiệu suất, an toàn và lợi ích môi trường mà họ hứa. Bài này khám phá cách tạo sự phát triển của động cơ điện lai, từ những nguyên tắc cơ cơ cơ bản đến những cải tiến cắt ngắn.

Động lực là gì và tại sao quan trọng?

Động cơ đẩy là lực cơ được tạo ra từ động cơ đẩy và đẩy một máy bay qua không khí, theo cách của Newton, nó là phản ứng để tăng tốc độ khí (hay khí thải) theo chiều ngược lại của việc di chuyển. Đối với động cơ phản lực, lực đẩy từ khí nóng với vận tốc cao; đối với lực đẩy điện, nó được tạo ra bằng cách quay cánh quạt hoặc quạt có ống dẫn qua một động cơ điện.

Kiến trúc về sự truyền bá điện lai

Các động cơ điện phân cấp thường được phân loại vào các cấu hình [FLT: 0] [FLT:] [FLT:] [FLT:] bộ máy điện phân loại . Trong một chuỗi bộ máy khí, một bộ khí lưu động cơ hoặc piston điều khiển bộ phận tạo pin; động cơ điện chỉ cung cấp lực đẩy. Trong một bộ phận tương đương, cả động cơ nhiệt và động cơ điện có thể trực tiếp đẩy, thường qua hộp số. Một biến thế [FL: 4] [FL] [Ftrut] [FL], bản thiết kế] [T], thiết kế chỉ dùng điện tử trực tiếp với bộ phận điện tử, không dùng điện tử, chỉ để tạo ra điện tử.

Quản lý lực đẩy trong hệ thống song song đấu Series

  • Tất cả lực đẩy đến từ động cơ điện, do đó lực đẩy bị hạn chế bởi năng lượng động cơ và lực thải ra.
  • Hồ sơ tác động phụ của đèn pha Parallel: Cả hai nguồn có thể kết hợp để đẩy mạnh nhất trong lúc cất cánh, sau đó động cơ nhiệt có thể giảm hoặc tắt khi đi du lịch, giảm nhiên liệu đốt cháy.
  • Hồ sơ tác động điện t , bộ phận tua bin chạy với tốc độ tối ưu, không phụ thuộc vào tốc độ của quạt, cho phép các quạt có hiệu quả cao, nhưng trọng lượng và nhiệt quản lý hệ thống trở nên quan trọng.

Các kỹ sư phải thiết kế hệ thống quản lý động cơ [FLT: 0] không có biển giữa các nguồn điện mà không cần phải hy sinh phản ứng đẩy hay an toàn bay. Điều này bao gồm các thuật toán điều khiển phức tạp và điện tử có đường băng cao.

Những thử thách về sức đẩy mạnh sự phát triển

1. Quyền lực bị từ chối và trọng lượng

Ngày nay, động cơ điện cung cấp mô-men xoắn tuyệt vời nhưng tỷ lệ năng lượng cho trọng lượng vẫn còn theo dấu chân của tua bin khí. Để khớp với lực đẩy của bộ đệm, động cơ và pin phải cực kỳ nhẹ. Mỗi kg hệ thống đẩy sẽ tăng lực đẩy lên khối lượng máy bay, cần thêm lực đẩy để nâng nó lên -- một chu kỳ độc hại. Các nhà nghiên cứu đang đẩy cho [FLT: 0] 10–15 kW/k/kG[FL].

Quản lý nhiệt độ.

Động cơ điện và pin tạo nhiệt trong khi hoạt động ở mức cao, đặc biệt khi cất cánh. Không giống nhiên liệu đốt cháy, nhiệt mất điện phải được từ chối qua hệ thống làm mát và kéo. [FLT: 0] khả năng quản lý nhiệt là thiết yếu để duy trì lực đẩy mà không cần quá nhiệt độ. Một số khái niệm dùng nhiên liệu hoặc vật liệu thay đổi giai đoạn để giảm nhiệt.

3. Lượng pin ngắt

Nhu cầu đẩy không cố định: việc cất cánh có thể cần thiết 2–3 lần năng lượng du hành trong vài phút. Các pin mạnh nhất phải có khả năng tăng tốc độ C (tọa độ tương đối với khả năng) mà không cần lực điện áp hay nhiệt chạy thoát. [FLT: 0] Năng lượng cao và tăng ắc quy trạng thái rắn đang được phát triển để đáp ứng các yêu cầu đẩy tạm thời.

4 Bộ tuyên truyền và thiết kế Fan

Động cơ điện có thể quay ở mức độ lớn hơn động cơ truyền thống, cho phép cánh quạt nhỏ hơn, cánh quạt nhẹ hơn hoặc quạt quạt. Tuy nhiên, tốc độ RPM tăng nhiễu và giảm hiệu suất do hạn chế đầu. [FLT: 0] được nghiên cứu để đẩy tối ưu qua mọi giai đoạn bay.

Công nghệ đẩy mạnh sự cải thiện

Những động cơ điện tử hiệu quả cao

Động cơ đồng bộ vĩnh viễn (PMSMs) với nam châm trái đất ) đạt hiệu suất trên 95% và các trường hợp xoắn ốc hơn 20 Nm/kg. Axial-flux [FLux] đặc biệt hứa hẹn cho không gian vũ trụ [vì chúng có thể được tích hợp vào quạt hoặc chân vịt có chiều dài bằng trục tối thiểu. Các công ty như [FL2]Roll-Roce[FL] [FL] đang thử nghiệm động cơ trên máy bay vùng miền.

Điện năng nâng cao

Để đẩy thuận lợi, máy điện áp và máy chuyển đổi phải xử lý điện áp cao (800 V đến 1.000 V) với sự mất điện thấp. [FLT: 0] Thiết bị điều hòa luân lý (Silicon carbude) và dung dịch maliium (GaN) ) hiệu quả nhanh hơn khi thay đổi nhiệt độ.

Truyền điện phân tán (DDP)

DEP sử dụng nhiều động cơ đẩy nhỏ (v. d. 8 đến một chục) được phân phối dọc theo cánh hoặc thân nhiệt. Cấu hình này có thể tăng hiệu suất khí động học bằng cách thổi khí trên bề mặt cánh, nâng nâng với tốc độ thấp và giảm lực đẩy cần thiết để cất cánh. Dự án X-57 Maxwell của NASA giải phóng phương pháp này bằng cách sử dụng cánh để giảm lực kéo.

Hệ thống điều khiển lai

Máy tính điều khiển máy bay hiện đại bây giờ tích hợp kiểm soát động cơ số đầy đủ [FBEC] [FLT: 1] hệ thống quản lý pin. Những bộ điều khiển điều khiển này phối hợp lực đẩy từ cả hai nguồn, tối ưu hóa tiêu thụ nhiên liệu, sức khỏe pin hoặc giảm nhiễu. Các thuật toán học máy đang được khám phá để dự đoán nhu cầu đẩy dựa trên thời gian bay và điều kiện thời tiết.

Quản trị và phân loại các vòng xoáy

Hiệu suất đẩy trong máy bay lai phải đáp ứng cùng thời gian phản ứng cấp thiết, chế độ thất bại và khả năng điều khiển trong những kịch bản một công nghệ ). Vì hệ thống lai bao gồm điện cao và phần mềm phức tạp, có nghĩa là sự phục hồi mới đang được phát triển. Cơ thể điều khiển hoạt động với các nhóm như [FL: 2], [FL] [FLT] để tạo ra các tiêu chuẩn điện năng.

Tầm nhìn tương lai: Giải pháp đẩy dân tộc tiếp theo

Hệ thống tạo mạch và siêu dẫn

Làm mát các động cơ điện và dây điện đến nhiệt độ đóng băng (v.v.v. 77 K sử dụng nitơ lỏng) cho phép siêu dẫn điện cực mạnh, tăng mật độ hiện tại và giảm thiểu số lượng điện bị mất. Điều này có thể dẫn đến [FLT: 0] các điểm năng lượng cao [FLT: 1] (20–30 kW/kg) với nhiệt độ tối thiểu. Việc này có thể dẫn tới Dự án Hàng không vận chuyển [FL:2) đang điều tra siêu máy in siêu năng lượng máy bay.

Tế bào nhiên liệu hy- tô- pi làm khoảng cách

Để chế tạo máy bay lai tầm xa hơn, tế bào nhiên liệu hydro có thể hoạt động như bộ mở rộng phạm vi, cung cấp điện năng cho lực đẩy du lịch không có pin nặng. Tế bào nhiên liệu sản xuất nước như sản phẩm phụ và có năng lượng đặc trưng cao (kWh/kkkkkg). Tuy nhiên, mật độ [FLT: 0] mật độ tế bào nhiên liệu vẫn chưa đủ để cất cánh[FL:1], vì vậy sự kết hợp giữa các pin hoặc tua-bin ga vẫn còn cần thiết.

Hệ thống hỗ trợ hỗ trợ cấp cao

Hỗ trợ điện dựa trên mặt đất (v. d., kéo máy kéo hay cuộn dây hút đường băng) có thể giảm lực đẩy cần thiết trên máy bay, cho phép động cơ và pin nhỏ hơn. Khái niệm này đang được khám phá để sử dụng máy bay chạy ngắn điện, có khả năng hiệu lực [FLT: 0] các chuyến bay và hạ cánh [FL:1) trong khi các động cơ lai điều khiển hành hành du hành.

Kết luận

Vai trò của lực đẩy trong động cơ máy bay điện tương tự mở rộng vượt xa sức đẩy đơn giản. nó chỉ định cấu trúc của các khóa học năng lượng, hệ thống lưu trữ năng lượng, thiết kế nhiệt và thậm chí là bố trí cánh. khi công nghệ tiến bộ từ động cơ tối mật đến các dây siêu dẫn điện - các kỹ thuật viên đang dần dần vượt qua sự đánh đổi giữa năng lượng và trọng lượng. sự tích hợp của lực từ cả nhiệt và điện năng sẽ quyết định liệu máy gia tốc độ có thể đáp ứng được những lời hứa của nó với khí thải, tiếng ồn và tiêu dùng năng lượng. Tiếp tục nghiên cứu và hợp tác qua các công nghệ không gian, và điện tử thiết yếu tố thiết yếu để tạo ra các hệ thống thương mại trong vòng 10 năm tới trong vòng thương mại.