Блог

Jun 27, 2023

Мегаваттный электродвигатель, разработанный инженерами MIT, может помочь электрифицировать авиацию

Изображения для загрузки на веб-сайте офиса новостей MIT предоставляются некоммерческим организациям, прессе и широкой публике на условиях Creative Commons Attribution. Некоммерческие, без производных.

Изображения для загрузки на веб-сайте офиса новостей MIT предоставляются некоммерческим организациям, прессе и широкой публике в соответствии с некоммерческой лицензией Creative Commons «С указанием авторства». Вы не можете изменять предоставленные изображения, кроме как обрезать их до нужного размера. При воспроизведении изображений необходимо использовать кредитную линию; если оно не указано ниже, укажите авторство изображений в «MIT».

Предыдущее изображение Следующее изображение

Огромный углеродный след авиации может значительно сократиться с электрификацией. Однако на сегодняшний день взлетели только небольшие полностью электрические самолеты. Их электродвигатели генерируют сотни киловатт энергии. Для электрификации более крупных и тяжелых самолетов, таких как коммерческие авиалайнеры, требуются двигатели мощностью в несколько мегаватт. Они будут приводиться в движение гибридными или турбоэлектрическими силовыми установками, в которых электрическая машина соединена с газотурбинным авиационным двигателем.

Чтобы удовлетворить эту потребность, команда инженеров Массачусетского технологического института сейчас создает двигатель мощностью 1 мегаватт, который может стать ключевым шагом на пути к электрификации более крупных самолетов. Команда спроектировала и протестировала основные компоненты двигателя и с помощью подробных расчетов показала, что соединенные компоненты могут работать как единое целое, вырабатывая мощность в один мегаватт, при весе и размере, конкурентоспособных с современными небольшими авиационными двигателями.

Команда предполагает, что в полностью электрических приложениях двигатель может быть соединен с источником электроэнергии, таким как батарея или топливный элемент. Затем двигатель мог бы превращать электрическую энергию в механическую работу, приводящую в действие пропеллеры самолета. Электрическая машина также может быть соединена с традиционным турбовентиляторным реактивным двигателем для работы в качестве гибридной двигательной установки, обеспечивающей электрическую тягу на определенных этапах полета.

«Независимо от того, что мы используем в качестве энергоносителя — аккумуляторы, водород, аммиак или экологически чистое авиационное топливо — независимо от всего этого, двигатели мегаваттного класса станут ключевым фактором экологизации авиации», — говорит Золтан Спаковски, профессор Т. Вильсона. Кандидат наук в области аэронавтики и директор Лаборатории газовых турбин (GTL) Массачусетского технологического института, который возглавляет проект.

Спаковски и члены его команды вместе с коллегами из отрасли представят свою работу на специальной сессии Американского института аэронавтики и астронавтики – Симпозиуме по электрическим авиационным технологиям (EATS) на Авиационной конференции в июне.

Команда MIT состоит из преподавателей, студентов и научных сотрудников GTL и Лаборатории электромагнитных и электронных систем MIT: Генри Андерсен Юанькан Чен, Закари Кордеро, Дэвид Куадрадо, Эдвард Грейцер, Шарлотта Гамп, Джеймс Киртли-младший, Джеффри Лэнг. , Дэвид Оттен, Дэвид Перро и Мохаммад Касим, а также Марк Амато из Innova-Logic LLC. Спонсором проекта является компания Mitsubishi Heavy Industries (MHI).

Тяжелые вещи

Чтобы предотвратить наихудшие последствия антропогенного изменения климата, ученые определили, что глобальные выбросы углекислого газа должны достичь чистого нуля к 2050 году. Для достижения этой цели в авиации, по словам Спаковского, потребуются «поэтапные изменения» в разработке нетрадиционных транспортных средств. самолеты, умные и гибкие топливные системы, современные материалы, а также безопасная и эффективная электрифицированная силовая установка. Многие аэрокосмические компании сосредоточены на электрифицированных двигателях и разработке электрических машин мегаваттной мощности, которые являются достаточно мощными и легкими для приведения в движение пассажирских самолетов.

«Не существует серебряной пули, чтобы это произошло, и дьявол кроется в деталях», — говорит Спаковски. «Это сложная инженерия с точки зрения совместной оптимизации отдельных компонентов и обеспечения их совместимости друг с другом при максимизации общей производительности. Для этого нам придется раздвинуть границы в материалах, производстве, терморегулировании, конструкциях и роторной динамике, а также силовой электронике».

Грубо говоря, электродвигатель использует электромагнитную силу для создания движения. Электродвигатели, например те, которые приводят в действие вентилятор вашего ноутбука, используют электрическую энергию — от батареи или источника питания — для создания магнитного поля, обычно через медные катушки. В ответ магнит, установленный рядом с катушками, затем вращается в направлении генерируемого поля и затем может привести в движение вентилятор или пропеллер.