Çevre dostu, sessiz, güvenli ve ucuz – artan hava trafiği hacmi göz önüne alındığında, bunlar Avrupa havacılık araştırmalarının hedefleridir. Elektrikli tahriklerin geliştirilmesi bunda belirleyici bir rol oynuyor. Ancak tahrik tek başına uçmayı ekolojik yapmaz – verimli kullanım her şeyden önce doğru uçak tasarımına bağlıdır. Bu nedenle Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki (DLR) bilim adamları, yeni tasarım türlerinin potansiyelini ve geleceğin en uygun elektrikli uçağının nasıl görünebileceğini araştırıyorlar.
Birçok küçük pervaneli bölgesel uçak
Tüm kanada dağılmış birçok küçük pervane, uzun, dar bir kanat, küçük bir dikey dengeleyici – Dr. Martin Hepperle’nin uçak tasarımları, onun geleneksel bir yolcu uçağına bakmadığını hemen görüyor ve anlıyor. DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nden mühendis, “Geleceğin e-uçakları daha önce gördüğümüzden farklı görünecek” diyor. Elektrikli sürücülerin mevcut filolara basitçe kurulması herhangi bir kâr getirmez, çünkü: “Konfigürasyon sürücüye uygun olmalıdır.” Hepperle, bir uçak tasarımındaki değişiklikler istenen etkilerin zincirleme reaksiyonuna neden olduğunda buna olumlu bir kartopu etkisi diyor.
Bu aynı zamanda dağıtılmış tahriklere sahip bölgesel bir uçak tasarımı için de geçerlidir: Kanat boyunca birçok küçük pervane daha fazlasını sağlar. artırmak. Kanat alanı azaltılarak ağırlık, sürüklenme ve enerji tasarrufu sağlanabilir. Daha fazla sürücü sayısı, bir motor arızası durumunda daha fazla güvenlik sağlar. Hepperle, “Çift motorlu bir uçak, motorlarından biri arızalansa bile yine de güvenli bir şekilde havalanabilmelidir. Bu durumda, motorlar genellikle aşırı büyüktür. Birçok motordan biri arızalanırsa, etki çok daha küçüktür” diye açıklıyor. Kontroller ayrıca fayda sağlar: Uçak, kanat uçlarındaki motorlar aracılığıyla da yönlendirilebilir. Dikey kuyruk artık bunu telafi etmek zorunda değildir, çok daha küçük ve dolayısıyla daha hafif ve daha az dirençli olarak tasarlanabilir. Ayrıca şunları da yapabilirsiniz Kanat uçlarındaki pervaneler enerji verimliliğine katkıda bulunur.
Farklı dağıtılmış tahriklere sahip başka bir hibrit-elektrik bölgesel hava aracı konsepti de ayrıntılı olarak analiz edildi. Böyle bir uçakla, günümüzün geleneksel uçaklarına kıyasla yakıt tüketiminde yüzde 30’dan fazla bir azalma mümkün olacaktır.
Elektrikli arkadan çekişli orta mesafeli uçak
Uçak mimarlarının tasarlayıp keşfettiği tek konsept bunlar değil. Örneğin, son zamanlarda tüm enstitülerde elektrikle çalışan arkadan çekişli orta mesafeli bir uçağı incelediler. Özel özellik: Kanatların altındaki motorlar bir yandan itme kuvveti üretirken aynı zamanda arka fan için elektrik gücü sağlar ve bu da özellikle verimlidir. sınır tabakası alımı çalışıyor. Ek olarak, bu konsept çalışması için bir “uydurma” konfigürasyon seçildi: kuyruk uçağı önde, dümen kanat uçlarında.
Daha fazla pervane ile daha az gürültü
Uçuş sırasında, itme tipinden bağımsız olarak, gürültü gelişimi esas olarak aerodinamikten kaynaklanmaktadır: gürültü, pervanelerin veya jet motorlarının rotorlarında ve hava akımı uçak gövdesi etrafında aktığında üretilir. Yeni tahrik konseptleri, gürültüyü etkilemeyi mümkün kılar. Birçok küçük pervane, iki büyük pervaneden farklı bir ses çıkarır. Bu nedenle akış akustiği, DLR araştırmacıları tarafından da yoğun bir şekilde ele alınan bir husustur.
Ancak bilim adamları gerçekçiliğini koruyor: “Konseptlerimizle matematiksel olarak elde ettiğimiz tasarruf çoğunlukla tek haneli rakamlardaydı. Ön çalışmalara göre hibrit-elektrikli bölgesel hava taşıtı için yüzde 10 civarında tasarruf sağlamayı bekliyoruz.” dağıtılmış sürücülerle” diyor Hepperle. Hibrit tahriklerle elektrik doğrudan uçakta üretilebilir, ancak bunlar uçağın “kütlesini” artırır. Ayrıca dönüştürme ve iletim sırasında performans kayıpları olabilir.
Çünkü Hepperle’nin tasarımları, elektrikli sürücülerin en büyük zorluğundan kaçınamaz: enerji depolama sistemi. Bugünün pilleri ağırdır, fazla uzağa gitmezler. Öngörülebilir gelecekte, bunlar yalnızca küçük spor uçakları için uygun bir çözüm olacaktır. Alternatif olarak, enerji deposu olarak hidrojen içeren yakıt pilleri düşünülebilir, ancak bunlar yine de çok pahalı ve karmaşıktır. Bu nedenle Hepperle, kerosenle çalışan hibrit tahriki uygulanabilir bir geçici çözüm olarak görüyor. Buradaki ana dezavantaj, karmaşık tahrik sisteminin ağırlığıdır. Yine de böyle bir elektrikle çalışan bölgesel uçak, 2000 kilometreye kadar 100 yolcu taşıyabiliyor.
Ve bu nedenle, mevcut sonuçlar ve kavramlar, havacılık uygulamaları için gelecekteki elektrikli tahrik sistemlerinin ve pillerin hedeflenen daha fazla geliştirilmesi ve araştırılması için çok önemlidir. Kısa mesafeli rotalar için ise e-uçak konseptleri etkili ve sürdürülebilir bir seçenek olacaktır.
Bu ve diğer kavramlarla ilgili araştırma çalışmaları, Almanya’nın dört bir yanından DLR bilim adamlarının Fransa (ONERA), Hollanda’dan araştırma kurumlarıyla birlikte çalıştığı Avrupa Temiz Gökyüzü 2 projesi ADEC’in (Gelişmiş Motor ve Uçak Yapılandırmaları) bir parçası olarak yürütülüyor. (TU Delft, NLR) ve endüstriyel ortaklar Airbus ve Rolls-Royce, yeni tahrik ve uçak konseptlerinin sunduğu potansiyeli analiz ediyor.
Buna ek olarak DLR, Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı’nın (BMWi) fonlarıyla finanse edilen ulusal havacılık araştırma programının “SynergIE” projesinde (dağıtılmış hibrit elektrikli sürücülerin sinerjik entegrasyonu) bu tür kavramlar üzerinde çalışıyor. . Buradaki odak, özellikle uçuş fiziği ve genel derecelendirme üzerinedir.
Birçok küçük pervaneli bölgesel uçak
Tüm kanada dağılmış birçok küçük pervane, uzun, dar bir kanat, küçük bir dikey dengeleyici – Dr. Martin Hepperle’nin uçak tasarımları, onun geleneksel bir yolcu uçağına bakmadığını hemen görüyor ve anlıyor. DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nden mühendis, “Geleceğin e-uçakları daha önce gördüğümüzden farklı görünecek” diyor. Elektrikli sürücülerin mevcut filolara basitçe kurulması herhangi bir kâr getirmez, çünkü: “Konfigürasyon sürücüye uygun olmalıdır.” Hepperle, bir uçak tasarımındaki değişiklikler istenen etkilerin zincirleme reaksiyonuna neden olduğunda buna olumlu bir kartopu etkisi diyor.
Bu aynı zamanda dağıtılmış tahriklere sahip bölgesel bir uçak tasarımı için de geçerlidir: Kanat boyunca birçok küçük pervane daha fazlasını sağlar. artırmak. Kanat alanı azaltılarak ağırlık, sürüklenme ve enerji tasarrufu sağlanabilir. Daha fazla sürücü sayısı, bir motor arızası durumunda daha fazla güvenlik sağlar. Hepperle, “Çift motorlu bir uçak, motorlarından biri arızalansa bile yine de güvenli bir şekilde havalanabilmelidir. Bu durumda, motorlar genellikle aşırı büyüktür. Birçok motordan biri arızalanırsa, etki çok daha küçüktür” diye açıklıyor. Kontroller ayrıca fayda sağlar: Uçak, kanat uçlarındaki motorlar aracılığıyla da yönlendirilebilir. Dikey kuyruk artık bunu telafi etmek zorunda değildir, çok daha küçük ve dolayısıyla daha hafif ve daha az dirençli olarak tasarlanabilir. Ayrıca şunları da yapabilirsiniz Kanat uçlarındaki pervaneler enerji verimliliğine katkıda bulunur.
Farklı dağıtılmış tahriklere sahip başka bir hibrit-elektrik bölgesel hava aracı konsepti de ayrıntılı olarak analiz edildi. Böyle bir uçakla, günümüzün geleneksel uçaklarına kıyasla yakıt tüketiminde yüzde 30’dan fazla bir azalma mümkün olacaktır.
Elektrikli arkadan çekişli orta mesafeli uçak
Uçak mimarlarının tasarlayıp keşfettiği tek konsept bunlar değil. Örneğin, son zamanlarda tüm enstitülerde elektrikle çalışan arkadan çekişli orta mesafeli bir uçağı incelediler. Özel özellik: Kanatların altındaki motorlar bir yandan itme kuvveti üretirken aynı zamanda arka fan için elektrik gücü sağlar ve bu da özellikle verimlidir. sınır tabakası alımı çalışıyor. Ek olarak, bu konsept çalışması için bir “uydurma” konfigürasyon seçildi: kuyruk uçağı önde, dümen kanat uçlarında.
Daha fazla pervane ile daha az gürültü
Uçuş sırasında, itme tipinden bağımsız olarak, gürültü gelişimi esas olarak aerodinamikten kaynaklanmaktadır: gürültü, pervanelerin veya jet motorlarının rotorlarında ve hava akımı uçak gövdesi etrafında aktığında üretilir. Yeni tahrik konseptleri, gürültüyü etkilemeyi mümkün kılar. Birçok küçük pervane, iki büyük pervaneden farklı bir ses çıkarır. Bu nedenle akış akustiği, DLR araştırmacıları tarafından da yoğun bir şekilde ele alınan bir husustur.
Ancak bilim adamları gerçekçiliğini koruyor: “Konseptlerimizle matematiksel olarak elde ettiğimiz tasarruf çoğunlukla tek haneli rakamlardaydı. Ön çalışmalara göre hibrit-elektrikli bölgesel hava taşıtı için yüzde 10 civarında tasarruf sağlamayı bekliyoruz.” dağıtılmış sürücülerle” diyor Hepperle. Hibrit tahriklerle elektrik doğrudan uçakta üretilebilir, ancak bunlar uçağın “kütlesini” artırır. Ayrıca dönüştürme ve iletim sırasında performans kayıpları olabilir.
Çünkü Hepperle’nin tasarımları, elektrikli sürücülerin en büyük zorluğundan kaçınamaz: enerji depolama sistemi. Bugünün pilleri ağırdır, fazla uzağa gitmezler. Öngörülebilir gelecekte, bunlar yalnızca küçük spor uçakları için uygun bir çözüm olacaktır. Alternatif olarak, enerji deposu olarak hidrojen içeren yakıt pilleri düşünülebilir, ancak bunlar yine de çok pahalı ve karmaşıktır. Bu nedenle Hepperle, kerosenle çalışan hibrit tahriki uygulanabilir bir geçici çözüm olarak görüyor. Buradaki ana dezavantaj, karmaşık tahrik sisteminin ağırlığıdır. Yine de böyle bir elektrikle çalışan bölgesel uçak, 2000 kilometreye kadar 100 yolcu taşıyabiliyor.
Ve bu nedenle, mevcut sonuçlar ve kavramlar, havacılık uygulamaları için gelecekteki elektrikli tahrik sistemlerinin ve pillerin hedeflenen daha fazla geliştirilmesi ve araştırılması için çok önemlidir. Kısa mesafeli rotalar için ise e-uçak konseptleri etkili ve sürdürülebilir bir seçenek olacaktır.
Bu ve diğer kavramlarla ilgili araştırma çalışmaları, Almanya’nın dört bir yanından DLR bilim adamlarının Fransa (ONERA), Hollanda’dan araştırma kurumlarıyla birlikte çalıştığı Avrupa Temiz Gökyüzü 2 projesi ADEC’in (Gelişmiş Motor ve Uçak Yapılandırmaları) bir parçası olarak yürütülüyor. (TU Delft, NLR) ve endüstriyel ortaklar Airbus ve Rolls-Royce, yeni tahrik ve uçak konseptlerinin sunduğu potansiyeli analiz ediyor.
Buna ek olarak DLR, Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı’nın (BMWi) fonlarıyla finanse edilen ulusal havacılık araştırma programının “SynergIE” projesinde (dağıtılmış hibrit elektrikli sürücülerin sinerjik entegrasyonu) bu tür kavramlar üzerinde çalışıyor. . Buradaki odak, özellikle uçuş fiziği ve genel derecelendirme üzerinedir.