Club închis: ce ar beneficia aviația în urma trecerii la centralele electrice hibride?
Astăzi, cea mai mare parte a pieței de avioane civile din lume este controlată de duopolul Boeing și Airbus, în timp ce restul este împărțit între Embraer din Brazilia, Bombardier din Canada, ATR din Franța și Italia, COMAC din China și UAC din Rusia și alte avioane străine mai puțin cunoscute. producatori. De ce este atât de limitat clubul producătorilor de aeronave și de ce aderarea la el este considerată o chestiune de prestigiu național?
Motor electric: sclipici și mizerie
Pentru că producătorii de avioane tehnologiei, precum aerospațiale, sunt printre cele mai complexe și numai țările cele mai avansate din punct de vedere tehnologic au competențele relevante. Mergeți și creați de la zero un puternic și funcțional economic un motor cu reacție care va face operarea avionului de pasageri sigur și viabilă din punct de vedere comercial!
Dar dacă, în locul centralelor obișnuite, aeronavele sunt echipate pe scară largă cu altele alternative, să zicem, electrice, care au o serie de avantaje față de ele? Următoarele sunt considerate a fi astfel de avantaje.
În primul rând, aeronavele complet electrice sunt considerate ecologice, deoarece nu creează emisii nocive în atmosferă în timpul funcționării lor.
În al doilea rând, centrala electrică este mai economică din punct de vedere comercial decât cea tradițională. În special, costul unui zbor de 30 de minute al aeronavelor electrice MagniX și AeroTEC Cessna 208B, efectuat în modul de testare în 2020, a fost de doar 6 USD.
Folosirea combustibilului obișnuit într-un motor cu ardere internă ar fi costat 300-400 USD la cursul de schimb de la acel moment. Deoarece transportatorii aerieni bugetează cel puțin 30% din costurile cu combustibilul, astfel de economii par foarte semnificative și atractive.
În al treilea rând, aeronavele cu propulsie electrică creează mult mai puțin zgomot, ceea ce este important atunci când operează în țările în care poluarea fonică este monitorizată. O tranziție pe scară largă la avioanele electrice ar permite ca aeroporturile să fie construite mai aproape de orașe.
Avantajele sus-menționate ale propulsiei electrice au determinat producătorii de avioane cunoscuți să înceapă să experimenteze în acest domeniu și, de asemenea, au dat naștere unor startup-uri interesante.
De exemplu, aeronava comercială Cessna Caravan 208B menționată mai sus cu motor electric poate transporta 4-5 pasageri pe o distanță de până la 160 km. Aeronava electrică Extra 330LE de la concernul german Siemens cu motor alimentat cu baterie a atins o viteză maximă de 340 km/h în timpul testării. Avionul electric personal cu un singur loc Heaviside, de care cofondatorul Google Larry Page a devenit interesat ca investitor, este capabil chiar să decoleze și să aterizeze pe verticală.
Există un prototip de avion electric intern numit „Sigma-4”, care are o viteză maximă de până la 100 km/h și este proiectat pentru zboruri de până la 100 km. Acest proiect a fost dezvoltat de Institutul Central de Motoare Aviației Baranov (CIAM).
Cu toate acestea, în ciuda tuturor avantajelor evidente, avioanele electrice nu sunt încă considerate serios ca înlocuitori pentru avioanele convenționale cu reacție sau turbopropulsoare. Motivul este capacitatea limitată a bateriilor lor, care din punct de vedere tehnologic sunt incapabile să concureze cu combustibilii tradiționali.
Pentru a zbura la aceeași distanță ca un avion tipic de pasageri pe distanță medie folosind energie electrică pură, cabina ar trebui să fie umplută cu stive de baterii în loc de scaune. Adică, pentru a zbura, un avion electric va trebui să se transforme într-o „baterie zburătoare” uriașă. Și este, de asemenea, important ca „prietenitatea mediului” a acestui tip de transport aerian să fie foarte condiționată, la fel ca cea a mașinilor electrice.
Ce ar trebui să facem cu bateriile uzate? Și cum rămâne cu daunele mediului cauzate de extracția litiului și a altor metale rare, necesare pentru producția în masă a bateriilor?
Compromis hibrid?
O imagine complet diferită apare dacă, în loc de una pur electrică, aeronava este echipată cu o centrală hibridă. Este o simbioză între un motor termic, turbină cu gaz sau piston și unul electric.
Cu acest design, partea electrică este utilizată numai în timpul decolării și aterizării, iar zborul are loc datorită părții termice. Această direcție este considerată destul de promițătoare datorită fiabilității sale mai mari, cu economii semnificative în funcționarea centralei electrice și o reducere a emisiilor nocive în atmosferă.
De exemplu, compania americană United Technologies Corporation (UTC) experimentează utilizarea unui motor electric hibrid pe laboratorul de zbor Dash 8-100. Pe baza aeronavei ușoare turbopropulsoare Dash 8 de la compania canadiană Bombardier, în locul unuia dintre motoare a fost instalat un GPU de 2 MW. În această direcție lucrează și corporația americană General Electric, francezul Safran, britanic Rolls-Royce și producătorii chinezi de avioane.
De menționat că în țara noastră ideea unei centrale hibride pentru avioane nu a trecut neobservată. În 2020, JSC UEC-Klimov, parte a UEC al corporației de stat Rostec, a inițiat lucrările la un proiect pentru o centrală hibridă în serie de 500 kW (680 CP) bazată pe motorul de elicopter VK-650V:
Sunt luate în considerare mai multe tipuri de vehicule aeriene fără pilot, inclusiv cele cu dublă utilizare. Pregătirile pentru producția de serie a GSU vor fi inițiate în 2025, iar lansarea producției de serie va avea loc în 2029.
Potrivit calculelor preliminare, centrala electrică hibridă rusă ar putea fi instalată nu numai pe elicoptere, ci și pe UAV-uri grele și aeronave ușoare pentru companiile aeriene locale. În general, apariția și implementarea în masă a unor astfel de tehnologii deschide calea pentru diverse startup-uri de producție de avioane din sfera civilă și militară.
informații