16 лет на рынке Беларуси, России, Казахстана. И это только начало!
ru | en

Ещё больше электричества: гибридный самолёт

4 Июля 2019
Мы уже писали о том, что в ближайшем будущем благодаря разработкам BASF в области материалов для аккумуляторов зарядить электромобиль можно будет за 15 минут, а хватать заряда будет на 600 км. Если к гибридным и электромобилям мы уже успели привыкнуть, то как насчёт электросамолётов? На сегодняшний день, на долю авиации приходится до 12% выбросов CO2 от всего транспорта, не говоря уже о количестве потребляемого воздушными суднами топлива. Не позволят ли инновации в автомобильной индустрии создать более эффективные, более технологичные самолёты?
Увы, про полностью электрические двигатели для самолётов сегодня речь не идёт: даже самые лучшие литий-ионные батареи по-прежнему далеки от того, чтобы обеспечить лайнер вместимостью 150 пассажиров мощностью, достаточной для того, чтобы оторваться от земли. Тем не менее, многие специалисты в области аэрокосмических технологий продолжают искать способы решения в направлении гибридных двигателей.
Наиболее реальной сегодня выглядит технология гибридных двигателей для небольших самолётов (около 50 пассажиров), выполняющих региональные полёты. Project 804, созданный United technologies уже к 2022 году планирует запустить воздухоплавательный аналог гибридной Toyota Prius. Предполагается, что использование дополнительного электродвигателя, который будет запускаться во время взлёта, позволит сэкономить до 30% топлива, используемого сегодня на полёт продолжительностью около 1 часа, сократить выбросы углекислого газа, а также в целом повысить эффективность двигателя.



Как и в случае с автомобилями, существуют разные способы создания гибридного самолета. Collins, которая производит электрические системы для самолетов, и Pratt & Whitney, которая производит реактивные двигатели, выбрали «параллельный» гибрид. Технология подразумевает использование комбинации двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя на батарейном питании.
Project 804 для испытаний технологии переоборудует 40-местный турбовинтовой самолёт Bombardier Dash 8-100. В нём каждый турбовинтовой двигатель вырабатывает 2МВт энергии. Как правило, двигатели работают на полную мощность в течение 20 минут взлёта и набора высоты, затем для режимов круиза и снижения судна вырабатываемая мощность снижается. При модификации реактивная турбина, приводящая в движение пропеллер с одной стороны самолета, будет заменена уменьшенной версией, производящей около 1 мВт. Дополнительный 1 МВт обеспечит электрический двигатель, прикрепленный к коробке передач турбины. По словам Пола Еременко, главного технологического директора UTC, идея заключается в том, что при взлете и работе двигателя на полную мощность комбинация электродвигателя и реактивной турбины даст необходимые 2 МВт. Затем во время полёта в режиме круиза электродвигатель будет выключен, в при снижении электродвигатель будет вращаться в обратном направлении, выступая в роли генератора. Это позволит зарядить аккумулятор для последующего обеспечения полной мощности или аварийного «ухода на второй круг» в случае, если посадку пришлось прервать. 

Что ещё происходит в направлении разработок гибридных двигателей для самолётов?

Это не единственная разработка в области гибридных двигателей для самолётов. Ранее в этом месяце компания Ampaire, занимающаяся авиационной электротехникой в ​​Лос-Анджелесе, осуществила пробный полёт шестиместного Cessna Skymaster, переделанного в гибрид. Самолёты Skymaster оснащены пропеллерным двигателем спереди и дополнительным двигателем сзади, приводящим в движение «толкательный» пропеллер. Ampaire заменил задний двигатель на электромотор с батарейным питанием. В то же время компания Zunum Aero, базирующаяся недалеко от Сиэтла, работает над 12-местным серийным гибридом, который предполагается выпустить также к 2022 году. Этот самолет будет оснащён двумя задними электрическими турбовинтовыми двигателями мощностью 500 кВт. Электричество будет подаваться от небольшого реактивного генератора в задней части фюзеляжа, который также будет пополнять батареи, находящиеся в крыльях. Для более крупных самолетов потребуются гораздо большие мощности - возможно, до 20 мВт. Многое будет зависеть от того, что Boeing и Airbus решат сделать со своими будущими моделями, и насколько радикальными будут их конструкции. Альтернативой большим двигателям является множество маленьких. Но это пока остаётся лишь концепцией, для реализации которой потребуется ряд технологических скачков не только в батареях, но и в аэродинамике и распределении электроэнергии.
Тем не менее, более привычные гибридные самолеты остаются перспективой ближайшего будущего. Airbus уже объединился с Rolls-Royce, британским производителем реактивных двигателей, и немецким электротехническим гигантом Siemens, чтобы электрифицировать прототип 100-местного самолета региональных линий, bae146. Этот самолет оснащен четырьмя обычными небольшими реактивными турбореактивными двигателями. Планируется, для начала заменить один из четырех двигателей 146 на электрический мощностью 2 МВт, работающий от батареи и генератора. Если все пойдет хорошо, второй двигатель будет заменён на аналогичный блок. Опять же, идея заключается в том, что комбинация двигателей внутреннего сгорания и электрической мощности позволит создать более чистый и эффективный самолет. Для авиации, подстегиваемой экологическими проблемами и более строгим контролем за выбросами судов, использование гибридных двигателей для больших пассажирских самолётов, выглядит наиболее эффективным и вероятным планом.

Источники: The Economist, United Technologies