איירבוס, ספרן ודאהר מודדות את האתגר של חשמול מטוסים עם EcoPulse

, EcoPulse שואפת להעריך את התפקיד שאנרגיה חשמלית יכולה למלא בהפחתת הפחמן של מטוסים. במשך חמש שנים הוא גייס מאות מומחים סביב TBM 900 מבית דאהר, מנוע חד מנוע שישה מושבים שהפך לרגל המאורע למעבדה מעופפת של ממש... מצויד בארכיטקטורה חשמלית ייחודית. המטוס צבר יותר מ-100 שעות טיסה במהלך שמונה חודשים של מסעות ניסוי, שבוצעו בין נובמבר 2023 ליולי 2024. יוזמה משותפת חסרת תקדים זו, בחסות המועצה למחקר אווירונאוטי אזרחי (קוראק), דרשה כ-6 מיליון יורו של ההשקעה, מחולק 50/50 בין קרנות פרטיות וציבוריות.

השימוש העדין במתח גבוה

עבור היצרנים, האתגר מורכב באספקת מספיק כוח חשמלי כדי לתרום להנעה, מבלי להעמיס יתר על המידה את המכשיר בציוד כבד מדי. בלב מערכת ההנעה של ה-EcoPulse: סוללת 800 וולט, מסופקת על ידי איירבוס. "זו הפעם הראשונה שפיתחנו ובנו סוללה עם רמת מתח כזו, מציין ויליאם לוברגאט, ראש פרויקט EcoPulse עבור איירבוס.בתעופה מסחרית, מתחי הסוללה המיועדים לצרכים שאינם הנעה הם 115 וולט, לתאורה ולגלייה בפרט.»

ענף ההגנה והחלל של יצרנית המטוסים האירופית חיזק אפוא ציוד שהוא בדרך כלל מייצר אבות טיפוס לצרכיו, במיוחד במגזר הצבאי והחלל. סוללת ליתיום-יון זו שוקלת יותר מ-350 קילו, לצפיפות אנרגיה של כ-300 וואט/ק"ג, הוצבה בבטן המטוס.

«המתח הזה אפשר לנו להפחית בשמונה את מסת הרתמות החשמליות המפיצות את הזרם», מסביר וינסנט צ'פרון, מנהל הפצת הנעה ופרויקט מנועים ב-Safran. יצרנית המנועים והציוד למעשה פיתחה את מערכת הכבלים וסיפקה טורבוגנרטור של 100 קילוואט - המהווה את המקור השני לאנרגיה חשמלית - וכן שישה מנועים חשמליים של ENGINEUS 50 קילוואט.

ספרן כבר סיפקה את מנועי המדחף שלה, VoltAero ומטוסי יהלום. גרסת 100 קילוואט למנוע זה צפויה לקבל הסמכה בתחילת 2025, מה שיסמן אבן דרך משמעותית עבור המגזר. אבל עבור היצרן, האספקה ​​של כל שרשרת ההנעה החשמלית הזו בהספק של 350 קילוואט הייתה, שוב, ראשונה.

גבולות פיזיים

דאהר הייתה אחראית לבסוף לאינטגרציה הכוללת של כל הציוד הזה. "זה בסך הכל 850 קילו של חומר, עבור מטוס של 3 טון», מספר דידייה סימאון, מנהל פרויקט EcoPulse ב-Daher. אין כאן חיפוש אחר ביצועים: במהלך הבדיקות, האוטונומיה החשמלית נמשכה לא יותר מחמש עשרה דקות בממוצע, בעוד המנוע התרמי המקורי פעל בסרק. אבל השאיפה היא להבין איך לנהל את האנרגיה החשמלית בצורה הטובה ביותר על הסיפון. עם אילוצי היעילות מצד אחד, הדורשים מתחים גבוהים, כמו גם מסה ובטיחות מצד שני. עם זאת, בהאזנה לפאנל המומחים הזה שנאסף באותו יום, נראה שהשימוש בהכלאה חשמלית ככל שהוא הולך וגדל במכוניות רחוק מלהיות מסוגל לעבור כפי שהוא בתחבורה אווירית.

מומחים מאיירבוס, ספרן ודאהר ביקשו להימנע משלושה סוגים של איומים: פריקות זרם חלקיות, קשתות חשמליות וקווי דליפות אלקטרונים המסוגלים לשבש אוויוניקה. "לשם כך, יש צורך לפתח חיישני אד-הוק לזיהוים אך גם מערכות הגנה כדי להימנע מהם., מסכם דידייה סימאון.במהלך מסע הבדיקות לא היו לנו מקרים מוכחים של תופעה מסוג זה.»

במגבלות הפיזיות הללו, היצרנים נתקלים גם בביצועי הסוללה, שהם פחות טובים מהצפוי. יש הסבורים שההבטחות של יצרנים וחוקרים בתחום זה לא ממש מתקיימות, מה שמפחית הלכה למעשה את יכולתם להפחית את דרישות הדלק בתחבורה האווירית. מה שלא יהיה בלתי קשור לתקופות הרעות שעוברות פרויקטים מסוימים של מטוסים חשמליים.

מספיק כדי לתרום למפות דרכים לחשמול

למרות הכל, EcoPulse גרמה לשלישיית התעשיינים המעורבים לנקוט בצעדי ענק במפות הדרכים שלהם לחשמול. גם התנהגות המכשיר הייתה נאמנה לדגמים שפותחו. "ספרן מציג כעת משוב מהמפגין הזה למובילי פרויקטים אחרים של מטוסים חשמליים היברידיים», מבטיח וינסנט צ'פרון. יצרנית המנועים מבקשת לא רק לעשות דמוקרטיזציה של מנועי ה-EGINEUS שלה אלא גם, מעתה ואילך, להציע את השילוב שלו כמו גם הוספת מערכות הגנה. מעבר להיבטים האנרגטיים, נבדקה מערכת סנכרון שלב עבור המנועים המשפיעה על חלוקת הכוח ביניהם, אשר אישרה את האפשרות להפחית את זיהום הרעש ממנועי מדחפים.

בצד האיירבוס, אנו שמחים שהבטחנו את האינטגרציה האווירודינמית של ה-ENGINeUS על הכנף ופיתוח של מחשב לשלוט בהם: עבור היורש של ה-A320neo כמו מטוס המימן העתידי, יצרנית המטוסים תוכל להשתמש במנועי מדחף. "אינטגרציה תהיה המפתח לביצועים שלהם ולהגבלת הרעש שהם יוצרים, מנבא ז'אן-בטיסט מנצ'ט.האתגר בעתיד יהיה לאזן בצורה מיטבית את השימוש באנרגיה חשמלית לאורך כל מחזור השימוש במטוס, בין אם מדובר בצרכי הנעה ובין אם לאו.» והמומחה מוסיף כי יצרנית המטוסים מתכוונת להתקדם בעתיד לעבר השימוש ב, מציגים ביצועים טובים יותר.

דאהר כבר חזר לפרויקט חדש עם ספרן, עדיין במסגרת קוראק, בשם Tagine. הפעם, הניסוי יתבצע עם קודיאק, כדי להמשיך ולחקור את האתגרים של הכלאה חשמלית. מעל הכל שימשה EcoPulse כמגרש משחקים עבור דאהר במטרה לפתח מכשיר חשמלי יותר, לשיווק לקראת סוף 2027, על בסיס TBM 900. עדיין נותר לתעשיין להגדיר היכן יהיה מקומה של האנרגיה החשמלית הכי רלוונטי. בנוסף להגברת ההנעה, אפשרויות נוספות אפשריות, כמו נהיגה, הפעלת ציוד או אפילו מיזוג אוויר.

בטארבס (Hautes-Pyrénées), אוליבייה ג'יימס