1. Технічні характеристикидвигун вертикального зльоту та посадки (EVTOL)
In розподілена електричнаСилові установки, двигуни приводять у дію кілька гвинтів або вентиляторів на крилах або фюзеляжі, утворюючи силову систему, яка забезпечує тягу літака. Щільність потужності двигуна безпосередньо впливає на вантажопідйомність літака. Вихідна потужність, надійність та адаптивність двигуна до навколишнього середовища є важливими факторами для визначення динамічних характеристик та безпеки літального апарату з електроприводом. Вибір електромобілів, дронів та двигунів вертикального зльоту та посадки (eVTOL) відрізняється через різну вартість, сценарії застосування та інші причини [1].
(Джерело фото: Офіційний сайт Network/Safran)
1) Електромобілі: більш постійний магнітсинхронні двигуни,Двигуни з постійними магнітами з вищою ефективністю та вищим крутним моментом можуть забезпечити кращі враження від керування. Водночас висока щільність потужності двигунів з постійними магнітами також може допомогти електромобілям отримати більшу потужність за того ж об'єму.
(2) БПЛА: зазвичай використовується безщітковийДвигун постійного струму.Безщітковий двигун постійного струму має малу вагу та шум, а також низькі витрати на обслуговування, що підходить для потреб польоту безпілотних літальних апаратів; по-друге, швидкість безщіткового двигуна постійного струму вища, що підходить для потреб високошвидкісного польоту дронів. Наприклад, DJI використовує безщіткові двигуни.
(3) Електродвигун вертикального зльоту (EVTOL): Вищі вимоги до ефективності двигуна та щільності крутного моменту, синхронний двигун з постійними магнітами є дуже перспективним рішенням для електричної рушійної системи, оскільки двигун з аксіальним потоком та постійними магнітами має високий коефіцієнт використання радіального простору, а щільність потужності та щільність крутного моменту мають переваги у випадку малого співвідношення довжини та діаметра. Сучасні електричні літаки вертикального зльоту, такі як Joby S4 та Archer Midnight, використовують синхронні двигуни з постійними магнітами [1].
На наступному рисунку показано хмарне зображення інтенсивності магнітної індукції фіксованого ротора одностаторного однороторного аксіального двигуна з магнітним потоком.
На наступному рисунку показано порівняння параметрів двигунів електричних літаків та електромобілів.
2. Тенденція розвитку двигунів eVTOL
Наразі основною тенденцією розвитку енергосистеми eVTOL є зменшення ваги конструкції двигуна та допоміжної ваги системи охолодження шляхом удосконалення технології електромагнітного проектування, технології теплового управління та технології полегшення, а також постійного покращення щільності потужності двигуна та вихідної потужності в широкому діапазоні змінних умов. Згідно з «Дослідженнями та розробками літальних автомобілів та ключових технологій», авіаційний рушійний двигун зміг досягти номінальної щільності потужності корпусу двигуна понад 5 кВт/кг завдяки використанню ізоляційних матеріалів з вищими температурними межами, матеріалів з постійними магнітами з вищою щільністю магнітної енергії та легших конструкційних матеріалів. Завдяки вдосконаленню конструкції електромагнітної структури двигуна, такої як використання магнітної решітки Хальбаха, конструкції без залізного сердечника, обмотки дротом Літца та інших технологій, а також покращенню конструкції тепловідведення двигуна, очікується, що номінальна щільність потужності корпусу двигуна може досягти 10 кВт/кг у 2030 році, а номінальна щільність потужності перевищить 13 кВт/кг у 2035 році [1].
3. Порівняння повністю електричних та гібридних маршрутів
Порівняно з повністю електричним маршрутом та гібридним маршрутом, з огляду на поточний вибір відповідних виробників, вітчизняний проект eVTOL в основному базується на повністю електричній схемі, обмеженій щільністю енергії літій-іонних акумуляторів, а eVTOL з малою пасажиромісткістю є найкращим місцем для посадки з використанням повністю електричної технології руху. За кордоном деякі виробники заздалегідь розробили гібридний план та взяли на себе ініціативу в кількох раундах тестування та ітерацій. Як видно з наступної таблиці, гібридна схема, очевидно, є сильнішою в куті витривалості та може досягти більшого застосування в сценарії середньо-далеких та низьковисотних перевезень у майбутньому [1].
Час публікації: 27 лютого 2025 р.