מטוס היברידי-חשמלי

לפני זמן מה, כתבנו על החדשות החמות האחרונות בנוגע למטוסים חשמליים שהיו בפיתוח, ושמתי לב שלאחד מהם היה גנרטור גיבוי כמרחיב טווח (כדי לראות את המאמר, לחץ כאן). יש לי חברים שחושבים שהיברידית היא "הגרוע משני העולמות", אבל כפי שאמרתי בעבר בנוגע למכוניות EV, אני עדיין מאמין שמערכת הנעה היברידית היא אופציה בת קיימא לעשור הבא, או לפחות בכמה יישומים (כדי לראות את מאמר EV ההיברידית שלנו, לחץ כאן).

ובכן, לאחרונה התחלתי לראות המון הודעות על מטוסים היברידיים בפיתוח. לאלה עדיין יש את היתרונות העיקריים שיש למטוסים חשמליים, כמו המראה שקטה הרבה יותר בשדות תעופה עירוניים קטנים, יחד עם פליטת פליטה מופחתת. גורם מרכזי נוסף המניע את הפיתוח של מטוסים חשמליים קטנים הוא החיסכון הפוטנציאלי בדלק, וגם עלויות התחזוקה של בנייה מחדש של המנוע לאחר שהגיעו לחיים הבטוחים המרביים שלו, שכן מנועים חשמליים יכולים לפעול עוד שנים רבות לפני בנייה מחדש. אגב, כאשר מנוע חשמלי ללא מברשות צריך בסופו של דבר בנייה מחדש, הוא כמעט רק מחליף שני מיסבי גל!

נראה שהדחף הנוכחי להשקיע קצת מאמץ וכסף על מטוס היברידי נובע מעסקים מסוימים שרוצים להתעסק בהטסת תחנת כוח חלופית הרבה יותר מוקדם, במקום לחכות עוד לאישור של מטוס EV טהור. לאחרונה כתבנו על ההתפתחויות החדשות בכימיה של סוללות, ולמרות שעכשיו אני מרגיש בנוח לומר שהכימיה החדשה תהיה כאן "בקרוב", אני יודע שמעבדות סוללות אומרות את זה כבר עשור.

וזה מחזיר אותנו להכלאות. מטוסים עדיין בהחלט ינצלו את הסוללות החדשות כשהן יהיו זמינות. אתה יודע, אלה עם טעינה מהירה במיוחד, וכפול קילומטרים לנפח. עם זאת, די קל להשתמש ברכיבי מדף ליצירת מטוס היברידי, וכמה חברות מרגישות שזו הדרך קדימה לעתיד הקרוב שלהן.

בעת האצה להמראה, מנועי המטוס פועלים במלוא העוצמה. אבל ברגע שהם מתחילים לשייט בגובה מישור, הגדרת השיוט שלהם צורכת הרבה פחות כוח. המשמעות היא שכאשר למטוס היברידי יש את המומנט המרשים של מנוע חשמלי להמראות, המנוע/גנרטור מאריך טווח יכול להיות קטן בהרבה מגודל המנוע שהמטוס עשוי לדרוש בדרך כלל.

למרות שהמניע הגדול לשינויים המתפתחים הללו הוא המאמץ לצמצם את טביעת הרגל הפחמנית שלהם לפני כל השינויים המתקרבים בתקנות, חברות אלה באמת מתלהבות מהפחתת עלויות הדלק, בתוספת מטוס בטוח יותר, בגלל יתירות ההנעה.

אז בואו נתבונן בכל מה שמתבשל…

__________________________________________________

VoltAero Cassio-1

אני לא טייס, אבל אני מוקסם ממטוסים, ואחד המטוסים המוזרים האהובים עלי הוא ססנה 337 "סקיימאסטר". יש לו שני מנועים ומדחפים, אבל הם משולבים, עם אחד על האף, ואחד בחלק האחורי של "תרמיל" גוף המטוס. המשמעות היא שהזנב מחובר באמצעות שני בומים, עם בום אחד בכל צד של המדחף האחורי. אהבתי את זה כי אם מנוע אחד יפסיק, המטוס עדיין יטוס ישר, במקום למשוך לצד אחד.

VoltAero הוא מצרפת, והחליטו לפתח מטוס היברידי, והם משתמשים ב-337 בתור פרד הפיתוח. התצורה ההיברידית פירושה שכל נסיעה מתחת ל-200 ק"מ ניתנת לטיסות חשמליות בלבד (124 מיילים)

מודול הכוח הקנייני שלהם מותקן במצב "דוחף" גוף המטוס האחורי, ומשלב שלושה מנועים חשמליים EMRAX 60 קילוואט (מסודרים בתצורת "חבית" משולשת), עם מנוע בעירה פנימית בהספק של 250 כ"ס. ה-Cassio-1 יכול להפעיל את המדחף האחורי שלו על ידי המנועים החשמליים, המנוע בלבד או שניהם. שני המדחפים הפונים קדימה מופעלים כל אחד על ידי א מנוע חשמלי Safran ENGINeUS-45.

מכיוון שהאווירה הרבה יותר קרירה בגובה רב, אין זה מפתיע שכל המנועים בכתבה זו רצים מקוררים באוויר, אשר משילים היטב את החום.

VoltAero משתמש ב-Cassio-1 כדי לאשר את תחנות הכוח על מנת לייצר את ה-Cassio-330 עם 5 מושבים ואת ה-Cassio-600 עם 10 מושבים

__________________________________________________

Ampaire Electric EEL

אם כבר מדברים על ססנה 337, חברה בשם Ampaire רכש כמה 337's והחליף את מנוע הבנזין הקדמי בוער קונטיננטל IO-360 למנוע חשמלי של Safran ENGINeUS. התמונה למטה מציגה גם את התרמיל מתחת לגוף המטוס שמכיל את ערכת הסוללות הגדולה.

דילוגים קצרים בין איי הוואי הביאו להפחתה של 70% בצריכת הדלק, וכאשר מנוע הבנזין משמש כמרחיב טווח, הוא הצליח לרשום טיסה של 12 שעות. בהתבסס על הצלחת אב הטיפוס Electric EEL 337, Ampaire המיר DHC-6 Twin Otter, וגם Cessna Caravan.

התמונה למעלה היא היחידה שיכולתי למצוא של ה-DHC-6 Twin Otter בעל 18 מושבים שהוסב למערכת הנעה היברידית על ידי Ampaire, במימון נאס"א.

__________________________________________________

איירבוס אקופולס

איירבוס היא אחת מיצרניות המטוסים הגדולות בעולם, והן קונסורציום של חברות הפרוסות על פני מספר מדינות באיחוד האירופי. ה-"EcoPulse" מבוסס על ה-Daher TBM-910 הקיים

פרד ההסמכה בתמונה למעלה עדיין שומר על הטורבו-פרופ של המפעל באף, ולדגמי הייצור יוחלף המנוע הזה בסוללה גדולה. הכנפיים מצוידות בשישה מנועים חשמליים של Safran ENGINeUS-50 ומדחפים בעלי 3 פלטות מבית DUC.

איירבוס מספקת את ערכת הסוללות המספקת 800V DC עם הספק שיא של 350 קילוואט של הספק. הגנרטור הסדרתי-היברידי מרחיב טווח הוא יחידת כוח עזר קטנה (APU), שהיא טורבינת גז קטנה השורפת דלק Jet-A, והיא ממוקמת בזנב הכלי.

טיסת המבחן הראשונה של מערכת ההנעה החשמלית הייתה בנובמבר 2023, לגובה של 12,500 רגל.

__________________________________________________

EL-2 Goldfinch של Electra Aero

התכונה יוצאת הדופן של ה-Goldfinch היא שיש לו "דשים מפוצצים". דשים הם משטחים ניתנים להזזה בקצה האחורי של הכנף הראשית. על ידי כך ש-8 המדחפים הקטנים מפריחים אוויר על הדשים הזוויתיים הללו, המטוס זוכה לעילוי נוסף, ויכול להמריא בטווח קצר מאוד של 150 רגל (חצי מגרש כדורגל), מה שמכשיר אותו להיקרא STOL (המראה קצר ונחיתה). ברגע שהמטוס מוטס, הוא מחזיר את הדשים לאחור כדי להפחית את הגרר.

Electra Aero ממוקמת במנסאס וירג'יניה, ארה"ב.

חיל האוויר האמריקני העניק 85 מיליון דולר ל-EA להמשך פיתוח מטוסים נוספים, בשל פעולה שקטה של ​​המפגינים וחתימת חום נמוך בטיסה בלילה, יחד עם יכולת ההמראה הקצרה שלו.

ספרן חתמה על הסכם עם אלקטרה לפיתוח מערכת ההנעה ההיברידית-חשמלית טורבוגנרטורית בנפח 600 קילוואט עבור אב הטיפוס של מטוס ההמראה והנחיתה הקצר של תשעה נוסעים של אלקטרה (eSTOL).

"היינו המומים מהקבלה בשוק לכך", אומר המנכ"ל לנגפורד. "תגובת הלקוחות הוכיחה שהשוק נמצא שם מבחינה מסחרית. יש לנו יותר מ-2,000 הזמנות אפילו בלי לנסות…"

__________________________________________________

אלרוי אייר C1 "צ'פארל"

הסכסוך הנוכחי באוקראינה הראה שמל"טים בלתי מאוישים הם תחום צומח. אחת הדרכים שבהן מערכת הנעה חשמלית יכולה להיות שימושית בלחימה היא להיות מסוגל לפעול "קריר", כדי להימנע מטילים קטנים המחפשים חום, שבדרך כלל מתחדדים על פליטה חמה של המנוע.

עם זאת, למערכת הנעה חשמלית טהורה לא תמיד יש מספיק טווח כדי לבצע משימות קרב חיוניות מסוימות. בשל כך, הנעה היברידית זוכה לבחינה מקרוב, כאשר אלרואי אייר מקבל מימון נוסף מצבא ארה"ב וגם מחיל האוויר.

ה-C1 "Chaparral" יש א תרמיל מטען נתיקולמרות שמטען יכול להיות במגוון גדלים וצורות, לא יכולתי שלא לשים לב שתרמיל המטען הזה הוא גם בגודל שיוכל לשאת אדם שצריך לפנות אותו. ה-C1 משתמשת ביכולת הרמה אנכית, ויש לה גם מדחפים הפונים קדימה כדי לשפר את הטווח באמצעות כנף קונבנציונלית.

ה-C1 היא סדרה היברידית, שבה כל רכיבי ההנעה המיותרים הם חשמליים בלבד, אך מרחיב הטווח הוא גנרטור המופעל על דלק שניתן להפעילו לפי הצורך.

__________________________________________________

Comco Ikarus C42/CS "Electric"

עוד בשנת 2020, כתבנו על פיתוחים חדשים במטוסים חשמליים (כדי לראות את המאמר לחץ כאן). לאחד מהם היה גנרטור סדרתי-היברידי להרחבת טווחים, שאפשר לכלי השיט לקבל המראה שקט מאוד בלבד, צריכת דלק משופרת, פליטה מופחתת, תוך שהוא עדיין בעל טווח גדול יותר מתחנת כוח חשמלית בלבד.

התמונה למעלה מציגה את המדחף המחובר ישירות למנוע חשמלי, ומבטל כל חגורת הפחתת הילוכים PSRU, שתמיר את סל"ד המנוע האופטימלי כדי לייצר את סל"ד המדחף האופטימלי. מנועים יכולים לסלול את הסלילים שלהם כדי לספק כל סל"ד שיימצא כמהירות האופטימלית. תמונה זו מציגה גם את הסוללה והבקר המוגדרים כמודול להחלפת מנועים נפוצים המשמשים בדרך כלל במטוסים פרטיים קטנים.

הקבוצה העדכנית ביותר של מטוסים היברידיים משתמשת ב-APU טורבוגנרטורים, אך לפני ארבע שנים בחרה Comco Ikarus Elektro ב-4 פעימות חד צילינדרית מבית Helvenco, הנקראת Aero-1000

__________________________________________________

Diamond Aircraft DA36 "E-Star"

ה-E-Star רשום כבעל שני מושבים בסידור "טנדם" קדמי/אחורי. כונן המדחף הוא א מנוע חשמלי של סימנס 70 קילוואט, השואב כוח מסוללה, עם מרחיב טווח…