Megavatni motor i elektrifikacija velikih aviona
Tim inženjera MIT-a stvara motor od jednog megavata koji bi mogao biti ključna odskočna daska ka elektrificiranju većih aviona. Tim je dizajnirao i testirao glavne komponente motora i pokazao kroz detaljne proračune da povezane komponente mogu da rade kao celina da bi generisale jedan megavat snage — po težini i veličini koja je konkurentna trenutnim malim avio-motorima.
Za potpuno električne aplikacije, tim predviđa da bi motor mogao biti uparen sa izvorom električne energije kao što je baterija ili gorivna ćelija. Motor bi tada mogao da pretvori električnu energiju u mehanički rad za napajanje propelera aviona. Električna mašina bi takođe mogla da bude uparena sa tradicionalnim turboventilatorskim mlaznim motorom da radi kao hibridni pogonski sistem, obezbeđujući električni pogon tokom određenih faza leta.
„Bez obzira šta koristimo kao nosilac energije — baterije, vodonik, amonijak ili održivo vazduhoplovno gorivo — nezavisno od svega toga, motori klase megavata će biti ključni pokretač ekološke avijacije“, rekao je vođa projekta Zoltan Spakovszky.
Elektromotor MIT-a i energetska elektronika su otprilike veličine kofera i teži manje od odraslog putnika. Glavne komponente motora su: rotor velike brzine, obložen nizom magneta sa promenljivom orijentacijom polariteta; kompaktan stator sa malim gubicima koji se uklapa u rotor i sadrži složen niz bakarnih namotaja; napredni izmenjivač toplote koji održava komponente hladnim dok prenosi obrtni moment mašine; i distribuirani sistem energetske elektronike, napravljen od 30 posebno napravljenih ploča, koje precizno menjaju struje koje prolaze kroz svaki od bakarnih namotaja statora, na visokoj frekvenciji.
„Verujem da je ovo prvi zaista kooptimizovani integrisani dizajn“, rekao je Spakovszky. „Što znači da smo uradili veoma opsežno istraživanje prostora dizajna gde su sva razmatranja, od upravljanja toplotom do dinamike rotora, do energetske elektronike i arhitekture električnih mašina, procenjena na integrisan način kako bismo otkrili koja je najbolja moguća kombinacija za dobijanje potrebne specifične snage na jedan megavat“.
Kao ceo sistem, motor je dizajniran tako da su distribuirane ploče usko povezane sa električnom mašinom kako bi se smanjili gubici prenosa i omogućilo efikasno hlađenje vazduha kroz integrisani izmenjivač toplote.
„Ovo je mašina velike brzine, i da bi se rotirala dok stvara obrtni moment, magnetna polja moraju da putuju veoma brzo, što možemo da uradimo kroz naše ploče koje se prebacuju na visokoj frekvenciji“, rekao je Spakovski.
Da bi ublažio rizik, tim je napravio i testirao svaku od glavnih komponenti pojedinačno i pokazao da može da radi kako je projektovano iu uslovima koji prevazilaze uobičajene operativne zahteve. Istraživači planiraju da sastave prvi potpuno ispravan elektromotor i počnu da ga testiraju na jesen.
Kada tim MIT-a bude mogao da demonstrira električni motor u celini, dizajn bi mogao da pokreće regionalne avione i takođe može biti pratilac konvencionalnih mlaznih motora, kako bi se omogućili hibridno-električni pogonski sistemi. Tim takođe predviđa da bi više motora od jednog megavata moglo napajati više ventilatora raspoređenih duž krila na budućim konfiguracijama aviona. Gledajući unapred, osnove dizajna električnih mašina od jednog megavata potencijalno bi mogle da se povećaju na motore od više megavata, za pogon većih putničkih aviona.
„Mislim da smo na dobroj putanji“, rekao je Spakovszky. „Mi nismo inženjeri elektrotehnike po obrazovanju, ali rešavanje velikog klimatskog izazova 2050. je od najveće važnosti; rad sa fakultetom elektrotehnike, osobljem i studentima za ovaj cilj može se oslanjati na širinu tehnologija MIT-a tako da je celina veća od zbira delova. Dakle, ponovo se osmišljavamo u novim oblastima. I MIT vam daje priliku da to uradite.”
Izvor: techbriefs.com
