Электрический самолет, забавное
Что читают сегодня с этим материалом? История Игр — как украинцы покоряли Зимние Олимпиады
Для людей, мало сведущих в самолетостроении и авиации, электрический самолет — это машина, которая движется в воздухе с помощью электродвигателей. Сильно утрируя, можно сказать, что в электрическом самолете двигатели внутреннего сгорания, вращающие винты, заменяются на электродвигатели, питаемые аккумуляторными батареями.
Однако при более глубоком погружении в тему оказывается, что все гораздо сложнее и запутаннее. Ведь летательный аппарат (самолет, вертолет, дрон) — сложнейшее устройство, включающее в себя механические, гидравлические, пневматические и электрические системы.
Специалисты в авиастроении выделяют несколько уровней электрификации летательных аппаратов. Первый — для создания тяги используются газотурбинные или поршневые двигатели. Но подавляющая часть оборудования получает энергию от общей системы электроснабжения. Это самолет с повышенной электрификацией оборудования. Полностью электрический самолет на 100% использует электроэнергию. В том числе приводится таковой в движение. Возможен еще и гибридный вариант. В этом случае для получения энергии и решения каких-то второстепенных задач используется двигатель внутреннего сгорания.
Идея применить электричество для перемещения летательных аппаратов не давала человеку покоя с самого начала авиационной и даже воздухоплавательной эры.
В 1883 году француз Гастон Тиссандье первым взлетел на дирижабле, снабженном электромотором. Но еще полстолетия все, что делалось в этой области, оставалось не больше, чем экспериментами. Электроприводы в различных системах самолетов активно начинают применяться только через 50 лет.
Первыми самолетами с повышенной электрификацией оборудования историки авиации называют две машины. Это бомбардировщик Пе-2 (СССР, 1939 г.) и истребитель Focke-Wulf FW-190 (Германия, 1941 г.).
Что читают сегодня с этим материалом? Успешная карьера — 5 простых шагов и советы экспертов
На советской машине насчитывалось около полусотни электромоторов. Они применялись, в частности, для систем управления самим самолетом и бомбосбрасывателем, поддержанием давления в гидравлике и т. д. В нацистском самолете были электрифицированы подача топливной смеси, работа закрылков, перезарядка вооружения. Шасси «фоккера» оснастили электромеханическим механизмом выпуска.
Анализ боевых действий показал, что электромеханическое оборудование гораздо более живучим, чем его с гидравлические аналоги.Пикирующий бомбардировщик Пе-2 (СССР)Истребитель FockeWulf FW-190 (Германия)Интерес к повышению электрификации самолетов резко возрос в 80-х годах прошлого века. К тому времени уже появилось понимание того, какие огромные выгоды она даст пассажирским и грузовым авиаперевозкам. Но только в последние десять лет возникли предпосылки для принципиального рывка в области создания и применения электрических самолетов.
В Стратегии развития авиации, утвержденной Еврокомиссией, указаны любопытные показатели, которые необходимо достигнуть в ближайшие десятилетия.
К 2050 году следует снизить объемы выбросов СО2 на 75%, а оксидов азота на 90%. Уровень шума должен быть снижен на 65%. При использовании существующих технологий таких показателей достичь нереально. Поэтому электрический самолет становится не просто модой, а необходимостью.
Кроме того, этот процесс принесет и другие выгоды: повышение безопасности эксплуатации, оптимизация внутреннего объема воздушного судна. Наконец, сокращаются расходы на сборку и техническое обслуживание летательных аппаратов, повышается их доступность для общества.
Однако светлые перспективы сильно омрачаются техническими реалиями. В конструировании электрических самолетов есть немало сложных вопросов, еще ждущих своего решения. Однако в первую очередь речь идет об источниках питания.
На наших глазах появилось и получило широкое распространение новое поколение аккумуляторов на базе литий-ионной (Li-ion) технологии. Они заметно превосходят все существовавшие прежде электрохимические источники тока (Ni-Cd, Ag-Zn, свинцово-кислотные).Благодаря Li-ion-аккумуляторам уменьшились размеры электронных гаджетов и стали обыденностью электрокары. Такие «батарейки» приводят в движение простенькие скутеры безвестных китайских марок, что распиаренные масковские «теслы». Li-ion-аккумуляторы создали предпосылки для многочисленных конструкций электрических самолётов за последние полтора десятка лет.
Правда, несколько случаев самовозгорания аккумуляторов в смартфонах одного известного бренда вызвали пару лет назад громкий скандал. Службы авиабезопасности даже запретили проносить такие устройства на борт самолетов.
Увы, и эти батареи слишком массивны, а также они обладают недостаточной емкостью, чтобы их можно было широко применить в авиации. Показательный пример. Электрический самолет израильской компании Eviation перевозит на весьма скромное расстояние 6−9 пассажиров. При этом общий вес машины — 6 т, а вес батарей — 2,7 т.
Что читают сегодня с этим материалом? Карнавал по Европе — драка с апельсинами и мясоед вместо Масленицы
Незатейливый расчет показывает, что самолет вместимостью 150 человек потребует до 40 т аккумуляторов. Для сравнения: взлетный вес Boeing 737−800 (кол-во кресел 160−190) — около 79 т. При этом дальность полета такой машины — около 5 тысяч км, что для электросамолетов остается пока нереальным. Емкости батарей хватает на очень короткое время полета.
Трудности с аккумуляторами стали главной причиной того, что перспективные и уже существующие электросамолеты не могут составить конкуренции лайнерам, использующимся в массовых авиаперевозках. Большинство из них рассчитаны на перевозку нескольких человек на короткие расстояния.
Пока проблема эффективных аккумуляторов не решена, приходится искать иные варианты. Одним из них является упомянутая выше гибридная схема.
В этом случае двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрогенератор, который и обеспечивает энергией все системы самолета. Такую машину в настоящее время совместно разрабатывают компании Airbus, Rolls-Royce и Siemens.
Самолет E-Fan X рассчитан на перевозку 50−100 пассажиров. Предполагается, что первый демонстратор взлетит в 2020 году.Еще один возможный источник энергии — электрохимические генераторы, преобразующие водород в электроэнергию. Такие машины уже поднялись в воздух. Это HY4 — результат трудов немецких и словенских инженеров. Все его системы получают энергию от химического взаимодействия водорода и кислорода. Выхлоп у HY4 совершенно безвредный — водяной пар.
В КНР в 2017 г. также провели первые испытания гибридного электросамолета. Причем он создан на базе уже получившего лицензию на серийное производство Rui Xiang RX1E.
Наконец, в некоторых случаях могут пригодиться и солнечные батареи. Самый известный такой электрический самолет — Solar Impulse 2. Машина прославилась после того, как используя исключительно энергию Солнца, облетела вокруг света. 17 тыс. фотоэлементов покрывающих крылья Solar Impulse 2 питают 4 электромотора.
Конечно, такую необычную конструкцию не применишь в массовых авиаперевозках. Но для нее найдется масса других задач. Например, раздача мобильного интернета в труднодоступных регионах.
Что читают сегодня с этим материалом?
[email protected]
Источник: http://activprog.ru
