Hybrydowy samolot elektryczny
Hybrydowy samolot elektryczny to statek powietrzny z hybrydowym elektrycznym układem napędowym. Ponieważ gęstość energii akumulatorów litowo-jonowych jest znacznie niższa niż w paliwie lotniczym , hybrydowy elektryczny układ napędowy może skutecznie zwiększyć zasięg lotu w porównaniu do samolotu napędzanego wyłącznie energią elektryczną . Do maja 2018 r. istniało ponad 30 projektów hybrydowych samolotów elektrycznych, a od 2032 r. przewidywano krótkodystansowe hybrydowo-elektryczne samoloty pasażerskie .
Historia
Boeing Truss-Braced Wing został zaplanowany z hybrydowym napędem elektrycznym. Diamond DA36 E-Star oblatał po raz pierwszy 8 czerwca 2011 r., pierwszy lot seryjnego hybrydowego układu napędowego, zmniejszającego zużycie paliwa i emisje nawet o 25%, technologię skalowalną do 100-osobowego samolotu pasażerskiego. Mały i lżejszy o 100 kg (220 funtów) silnik Austro Silnik Wankla o mocy 40 KM (30 kW) wytwarza energię elektryczną, uzupełniony akumulatorami EADS do cichego startu, zasilający Siemens Silnik elektryczny o mocy 70 kW (94 KM) obracający śmigłem. AgustaWestland Project Zero miał być hybrydowo-elektryczny.
2011
NASA sponsorowała stuletnie wyzwanie , aby zachęcić do opracowania najbardziej ekonomicznego samolotu na świecie. Konkurs był współsponsorowany przez Google i odbywał się na kalifornijskim niebie. Wśród uczestników był pierwszy na świecie równoległy hybrydowy samolot gazowo-elektryczny o nazwie EcoEagle, zbudowany przez studentów Embry-Riddle Aeronautical University , dwa samoloty elektryczne - Pipistrel Taurus G4 i eGenius.
2014
Faradair Aerospace wprowadza na rynek koncepcję hybrydowego samolotu elektrycznego z potrójnym skrzydłem o nazwie BEHA (Bio Electric Hybrid Aircraft) jako jeden z pierwszych na świecie samolotów regionalnych zaprojektowanych specjalnie do lotów regionalnych z napędem hybrydowym. Brytyjski start-up kontynuował rozwój od początkowej koncepcji do najnowszego wariantu BEHA M1H, z przyszłymi możliwościami dla wariantów bezzałogowych i całkowicie elektrycznych. E-STOL BEHA zyskał poparcie kluczowych członków rządu Wielkiej Brytanii, a rozwój płatowca został przeprowadzony na Uniwersytecie Swansea.
2017
Zunum Aero , wspierany przez Boeinga i JetBlue , pracuje od 2014 roku nad rodziną regionalnych samolotów hybrydowych z napędem elektrycznym o 10 do 50 miejsc . W dniu 5 października 2017 r. Zunum rozpoczął prace nad samolotem od sześciu do 12 miejsc. Mając na celu latanie w 2020 r. i dostawę w 2022 r., powinien obniżyć koszty operacyjne o 40–80%, aby osiągnąć dostępnych mil siedzeń (ASM) 78-miejscowego Dash 8-Q400 .
W dniu 28 listopada 2017 r. Airbus ogłosił partnerstwo z Rolls-Royce plc i Siemens w celu opracowania demonstracyjnego hybrydowo-elektrycznego samolotu pasażerskiego E-Fan X , który miałby latać w 2020 r.
2018
Katalizator GE o mocy 1300 shp mógłby być używany w napędzie hybrydowo-elektrycznym: pod koniec 2016 roku General Electric zmodyfikował turbowentylator myśliwca GE F110, aby uzyskać 250 kW z turbiny HP i 750 kW z turbiny LP , przy wsparciu USAF Research Laboratory i NASA opracowała i przetestowała 1-megawatowy silnik elektryczny/generator we współpracy z GE Global Research oraz przetestowała chłodzony cieczą falownik przekształcający napięcie stałe 2400 V na prąd przemienny trójfazowy z przełącznikami na bazie węglika krzemu i mocą 1,7 kW Moduły mocy MOSFET .
Eksperci branżowi spodziewają się, że hybrydowo-elektryczny samolot pasażerski z ponad 50 miejscami zadebiutuje w komercyjnych operacjach do 2032 r. na trasach takich jak Londyn-Paryż.
Do listopada 2018 r. biura Zunum Aero zostały zamknięte, a wszystkich 70 pracowników zwolniono wraz z zakończeniem programu.
UE sfinansowała program Hypstair kwotą 6,55 mln EUR w ciągu trzech lat do 2016 r., przy TRL równym 4: makieta Pipistrel Panthera otrzymała seryjny hybrydowo -elektryczny układ napędowy, naziemne testy silnika o mocy 200 kW napędzanego wyłącznie akumulatorami przez 100- kW tylko generator i oba połączone. Po nim następuje projekt Mahepa z 2017 r., finansowany przez UE przez cztery lata z kwotą 9 mln euro w ramach programu Horyzont 2020, mającego na celu zmniejszenie emisji dwutlenku węgla z lotnictwa o 70% w 2050 r., do TRL 6 przed rozpoczęciem prac rozwojowych nad produktem.
Układ napędowy Panthery zostanie podzielony na moduły: generator ciągu silnika elektrycznego i generator spalinowy w nosie, interfejs człowiek-maszyna i obliczenia , paliwo i akumulatory w skrzydle. Testy naziemne planowane są na 2019 rok przed testami w locie w 2020 roku.
Dwukadłubowy, czteromiejscowy, zasilany bateryjnie Pipistrel Taurus G4 otrzymał we wrześniu 2016 r. Układ napędowy z wodorowymi ogniwami paliwowymi DLR do latania jako HY4, ze zbiornikami wodoru i akumulatorami w kadłubach, ogniwami paliwowymi i silnikiem w centralnej gondoli . Partnerami są niemiecki producent silników i falowników Compact Dynamics, Ulm University , TU Delft , Politecnico di Milano i University of Maribor .
Testy naziemne iw locie powinny nastąpić kilka miesięcy później po testach Panthery.
Jeśli chodzi o ich obsługę naziemną , przeskalowanie do 19- i 70-miejscowych samolotów pasażerskich będzie badane w dwóch konfiguracjach: więcej modułów o tej samej wielkości do elektrycznego napędu rozproszonego lub większe moduły, ekstrapolujące wyniki testów w locie, napędzające bliźniacze śmigła. Loty będą testować zachowanie systemu, mierzyć wydajność i niezawodność oraz oceniać tryby awarii. Docelowy wskaźnik awaryjności wynosi jeden na 10 milionów godzin, tak niski jak w samolotach pasażerskich, z bardzo niezawodnymi komponentami lub redundancją .
Austriacka firma ScaleWings, twórca repliki P-51 Mustang w skali , opracowała hybrydowy i nadmiarowy silnik tłokowo-elektryczny, oparty na niezależnych modułach: czterosuwowy V-twin o pojemności 1,15 l (70 cu in) wytwarzający 80 i 120 KM ( 60 i 89 kW) z turbodoładowaniem oraz silniki elektryczne o łącznej mocy od 170 do 350 KM (130 do 260 kW).
VoltAero to start-up założony we wrześniu 2017 r. przez CTO i pilota testowego Airbusa E-Fan 1.0 z 2014 r. z siedzibą w Royan i założony przy wsparciu francuskiego regionu Nouvelle-Aquitaine . Firma opracowuje hybrydowe stanowisko testowe oparte na Cessnie 337 Skymaster , którym zamierza latać pod koniec lutego 2019 r. Prototyp VoltAero Cassio wykonany w całości z kompozytu powinien pojawić się w 2020 r., przed dostawami pod koniec 2021 r. lub na początku 2022 r. będzie napędzany dwoma silnikami elektrycznymi o mocy 60 kW (80 KM ) . śmigła ciągnika na skrzydle oraz silnik tłokowy o mocy 170 kW (230 KM) i silnik o mocy 150 kW (200 KM) napędzający pchacz w tylnej części kadłuba. Połączenie paliwa i akumulatorów zapewni mu zasięg 1200 km (650 mil morskich) z dziewięcioma osobami na pokładzie.
W dniu 31 października 2018 r. Diamond Aircraft wykonał lot HEMEP , finansowany przez niemieckie ministerstwo gospodarki i Austriacką Agencję Promocji Badań , osiągając prędkość 130 węzłów (240 km / h) i 3000 stóp (910 m) w ciągu 20 minut. Jest to zmodyfikowany DA40 z pojedynczym silnikiem tłokowym zastąpionym dwoma silnikami elektrycznymi Siemensa o mocy 75 kW (101 KM) w nosie, napędzanymi silnikiem wysokoprężnym Austro Engine AE 300 o mocy 110 kW (150 KM ) lub dwoma akumulatorami o pojemności 12 kWh (43 MJ). 5 godz. wytrzymałość lub 30 min. tylko na baterie.
2019
Do stycznia 2019 roku amerykański startup Ampaire wymieniał silnik tłokowy na rufie Cessna 337 Skymaster ( samolot typu push-pull ) na silnik elektryczny, aby latać prototypem na trasach podmiejskich Hawaiian Mokulele Airlines obsługiwanych przez Cessna Caravans . Siedem innych linii lotniczych jest zainteresowanych konwersją Caravan lub Twin Otter : Kenmore Air z Seattle , Tropic Air of Belize, Vieques Air Link z Puerto Rico , Southern Airways Express z Memphis, Tennessee, Guernsey's Aurigny i Star Marianas Air z siedzibą na Marianach Północnych oraz w Norwegii . Loty testowe odbędą się na trasie o długości 28 mil (45 km) w ciągu 15 minut między lotniskiem Kahului w centrum Maui a lotniskiem Hana po wschodniej stronie. Prototyp hybrydowy odbył swój pierwszy publiczny lot testowy 6 czerwca 2019 r., Przed planowanym serwisem planowanym na 2021 r. Personal Airline Exchange (PAX) został pierwszym klientem Ampaire Electric EEL zmodyfikowany sześciomiejscowy Skymaster, który ma zostać certyfikowany w 2021 r., z zamówieniem na 50 plus 50 opcji.
Do marca 2019 r. firma UTC przekształcała 39-miejscowego Bombardiera Dash 8 Q100 w hybrydowo-elektryczny pojazd do lotów demonstracyjnych od 2022 r. w ramach projektu 804. Konstrukcja o mocy 2 MW (2700 KM) jest podobna do programu Airbus E-Fan X , ale ma na celu certyfikację i produkcję do późniejszej oferty handlowej. Jeden turbośmigłowy PW121 o mocy 2150 KM (1600 kW) zostanie zastąpiony turbiną gazową o mocy 1 MW (1300 KM) połączoną z silnikiem elektrycznym o tej samej mocy, zasilanym z gotowych akumulatorów litowo-jonowych do startu i wznoszenia . Turbina jest używana samodzielnie rejs i napędza silnik-generator, aby naładować akumulatory podczas opadania . Zmniejszony silnik pracuje optymalnie, zapewniając 30% oszczędności paliwa przy 200–250 nm (370–460 km). Zasięg jest zmniejszony z 1000 do 600 nm (1900 do 1100 km) ze względu na większą masę własną i o 50% mniejszą pojemność paliwa.
Faradair Aerospace wprowadził na rynek swój 18-miejscowy BEHA M1H podczas Revolution.aero w marcu w Londynie, z hybrydowym napędem turbośmigłowym i możliwością „szybkiej zmiany” pasażerów / ładunków, kierując się przepisami dotyczącymi kategorii osób dojeżdżających do pracy CS23 / Part23. Samolot E-STOL może działać na pasach startowych o długości mniejszej niż 300 m z 5-tonowym udźwigiem dzięki unikalnej konfiguracji z potrójnym skrzydłem i cichej konfiguracji pchacza z wentylatorem kanałowym.
Podczas pokazu lotniczego w Paryżu w czerwcu 2019 r . firmy Daher , Airbus i Safran połączyły siły w celu opracowania demonstratora EcoPulse opartego na TBM , przy czym połowa z demonstracji o wartości 22 mln EUR (25 mln USD) została sfinansowana przez DGAC . Dziewiczy lot zaplanowano na lato 2022 r., przed hipotetyczną certyfikacją 2025-30. Istniejący silnik samolotu zostanie uzupełniony sześcioma silnikami elektrycznymi safran o mocy 45 kW (60 KM) na skrzydle, zasilanymi przez APU o mocy 100 kW (130 KM) lub akumulatory. Podobny do NASA X-57 Maxwell , rozproszony napęd zmniejsza wiry na końcówkach skrzydeł i dodaje siłę nośną przy niskiej prędkości poprzez dmuchanie w skrzydło , umożliwiając mniejsze skrzydło o niższym oporze.
Ankieta przeprowadzona w połowie maja 2019 r. dla UBS pokazuje, że 38% Amerykanów i Niemców stwierdziło, że prawdopodobnie latałoby samolotem hybrydowo-elektrycznym, przy czym odsetek ten wzrasta do ponad 50% w przypadku osób w wieku 18-44 lat. UBS uważa, że samoloty hybrydowe dla maksymalnie dziewięciu pasażerów na krótkich trasach poniżej 250 mil morskich (460 km) mogą być dostępne od 2022 r., a od 2028 r. dla samolotów regionalnych na trasach do 1 godziny. UBS prognozuje rynek na 16 000 samolotów hybrydowo-elektrycznych i 178-192 miliardów dolarów w latach 2028-40, głównie w lotnictwie ogólnym , lekkich odrzutowcach biznesowych i samolotach regionalnych , przy kosztach operacyjnych niższych o 20% niż obecne samoloty 50-70-osobowe.
Projekt Fresson, kierowany przez Cranfield Aerospace Solutions (CAeS), rozpoczął się 1 października 2019 r., Aby latać elektrycznym Britten-Norman BN-2 Islander w ciągu 30 miesięcy przed STC EASA w ciągu kolejnych 6-12 miesięcy. Jego celem jest 60-minutowa wytrzymałość plus 30-minutowe rezerwy, a dzięki energii pięć razy tańszej niż Avgas i zmniejszonej konserwacji koszt konwersji mógłby się zwrócić w ciągu trzech lat i byłby wyposażony w silnik spalinowy zwiększający zasięg. Połowa z 18 milionów funtów (22 miliony dolarów) finansowania pochodzi od partnerów, a druga połowa od rządu Wielkiej Brytanii. Z 800 wyspiarzy w służbie około 600 jest używanych do krótkich lotów. Loganair powinien używać go do krótkich lotów między wyspami poza północną Szkocją .
Electric EEL , Ampaire, oraz specjalista od modyfikacji samolotów, Ikhana Aircraft Services, badają 19-miejscową, wysokoprężno-elektryczną hybrydę de Havilland Canada DHC-6 Twin Otter . Mógłby wykorzystać STC Ikhany do zwiększenia MTOW z 5443 do 6350 kg (12 000 do 14 000 funtów), badanie ma zostać zakończone do końca 2019 roku.
2020
Wspierany przez fundusze z Bawarii , niemiecki DLR modyfikuje jeden ze swoich dwóch Do 228 w hybrydowo-elektryczny demonstrator. Pierwszy w pełni elektryczny lot planowany jest na 2020 rok, a pierwszy lot hybrydowo-elektryczny na 2021 rok, podobno z lotniska Cochstedt . Partnerami są MTU Aero Engines i Siemens , od których Rolls-Royce plc przejmuje elektryczną jednostkę napędową.
W kwietniu 2020 r. program E-FanX wspierany przez firmy Rolls-Royce plc, Airbus i Siemens zostaje anulowany.
Do lipca 2020 r. Faradair Aerospace ogłasza przeniesienie siedziby do Duxford Airfield w Cambridgeshire w Wielkiej Brytanii we współpracy z Imperial War Museum Duxford and Gonville oraz Caius College w Cambridge w celu opracowania prototypu hybrydowego elektrycznego samolotu regionalnego BEHA M1H z nowego zakładu prototypowania na zamówienie jako część nowy kampus badań i rozwoju przemysłu lotniczego Duxford Avtech. Pierwszy lot planowany jest na koniec 2023/początek 2024 roku.
W listopadzie 2020 roku Embraer miał nowy projekt regionalnego samolotu pasażerskiego , unikając hybrydowo-elektrycznego układu napędowego, ponieważ koszty operacyjne wzrosłyby o 15% przy 5% wymaganej mocy w porównaniu z konwencjonalnym samolotem turbośmigłowym .
2021
Berlin-Brandenburg Aerospace Alliance to klaster biznesowy , w którego skład wchodzą firmy Rolls-Royce Dahlewitz , MTU Aero Engines , firma APUS i Stemme , specjalizująca się w inżynierii lotniczej . Planuje IBEFA -i6, 19-miejscowy rozproszony demonstrator napędu elektrycznego , który ma latać w 2021 roku z turbodieselem , turbiną gazową i generatorami na ogniwa paliwowe .
Niezależnie od tego i-6, APUS i-5 będzie stanowiskiem testowym z podwójnym wysięgnikiem i tandemowymi siedzeniami o masie brutto 4 t (8800 funtów). Wał Rolls-Royce 250 będzie napędzał cztery elektryczne śmigła przez akumulator, generatory, konwertery i elementy sterujące mocą. Loty , wspierane przez niemiecki kraj związkowy Brandenburgia i Brandenburski Uniwersytet Technologiczny , powinny rozpocząć się po 2021 roku.
2022
.jpg)
W 2019 roku National Research Council Canada rozpoczęła konwersję Cessny Skymaster w konfiguracji przeciwsobnej na stanowisko testowe hybrydowego samolotu elektrycznego. Pierwszy lot odbył się 7 lutego 2022 roku.
2023
19 stycznia 2023 r. ZeroAvia wykonała lot na stanowisku testowym Dornier 228 z jednym turbośmigłowcem zastąpionym w kabinie prototypowym wodorowym układem napędowym, składającym się z dwóch ogniw paliwowych i akumulatora litowo-jonowego zapewniającego moc szczytową. Celem jest posiadanie do 2025 roku certyfikowanego systemu do zasilania płatowców przewożących do 19 pasażerów na dystansie 300 mil morskich (560 km).
Zobacz też
Dalsza lektura
- Bjorn Fehrm (14 czerwca 2019). „Bjorn's Corner: Dlaczego samochody hybrydowe działają, a samoloty hybrydowe mają wyzwania” . Wiadomości Leehama .
- „Hybrydowe samoloty pasażerskie mogą zdominować niebo” . Ekonomista . 29 czerwca 2019 r.