Гибридті-электрлік реактивті қозғалтқыш алғашында дирижабльді атпен жеккендей оғаш көрінуі мүмкін. Алайда GE Aerospace компаниясы мегаватттық кластағы жаңа гибридті турбовентилятор қозғалтқышы мен оның толық қуатты жүйесін жерүсті сынақтардан өткізіп жатыр. Бұл жүйе орташа қашықтыққа ұшатын тар фюзеляжды авиалайнерді қозғалысқа келтіруге жеткілікті қуатқа ие.

Авиацияны электрлендіру мәселелері

Авиация саласының инженерлері ондаған жылдар бойы ұшақтарға арналған электрлік күш қондырғыларын жасауға тырысып келеді, бірақ олар бірқатар күрделі қиындықтарға тап болуда. Электр қозғалтқыштарының артықшылықтарына қарамастан, олар сыртқы энергия көздеріне тәуелді, бұл негізгі кедергіге айналады. Мысалы, аккумуляторлардан қуат алатын электр қозғалтқыштары бар ұшақтарда маңызды мәселе туындайды: аккумуляторлардың энергетикалық тығыздығы авиациялық отынға қарағанда 50 есе төмен. Бір фунт авиациялық отын өндіретін жұмысты орындау үшін 50 фунт аккумулятор қажет. Бұдан бөлек, ұшу барысында отын жанған сайын ұшақ жеңілдейді, ал аккумуляторлардың салмағы ұшу мен қону арасында өзгермейді, бұл тиімділікке кері әсер етеді.

Сондықтан ауыр жолаушылар электр ұшақтары екі бағытта ғана дами алады: не ультражеңіл күн панельдері бар планерлер (негізінен моторлы планерлер), не өте қысқа қашықтыққа және аз жүк көтеретін ұшақтар.

GE Aerospace-тың гибридті тәсілі

GE компаниясы Boeing 737-ге орнатуға жеткілікті қуатты гибридті-электрлік реактивті қозғалтқышты қалай жасай алды? Мұндағы құпия — электрлік бөлік турбовентилятор қозғалтқышын толық алмастыру үшін емес, оны қолдау үшін арналған. NASA Electrified Powertrain Flight Demonstration (EPFD) және Hybrid Thermally Efficient Core (HyTEC) жобалары аясында жасалған жаңа қозғалтқышта реактивті қозғалтқыштың өзегінде мотор және генератор ретінде жұмыс істей алатын компоненттер бар. Олар қозғалтқыштың білігіне қосылған және турбовентиляторды айналдыруға, аккумуляторларды зарядтауға және борттық электр жүйелерін қуаттандыруға қолданылады. Бұл схема қосымша қозғалтқыш немесе электр энергиясын өндіру үшін ауа алу қажеттілігін жояды.

Гибридті жүйенің жұмыс принципі

Жүйе бірнеше режимде жұмыс істейді. Генератор режимінде (мысалы, ұшудың төмен жүктемелі кезеңдерінде — қону немесе рулежка кезінде) электромотор-генераторлар (EMG) борттық аккумуляторларды зарядтауға және қосалқы жүйелерді қуаттандыруға арналған жоғары вольтты тұрақты ток өндіреді. Мотор режимінде, ұшып көтерілу мен биіктікке көтерілу кезінде, EMG жинақталған энергияны қозғалтқыш білігін айналдыруға көмектесу үшін пайдаланады, бұл желдеткіш пен компрессордың айналу жылдамдығын қосымша отын шығынынсыз арттырады.

Жүйе мегаватт деңгейінде жұмыс істейтіндіктен, кремний карбидіне негізделген қуатты инверторлар айтарлықтай жылу бөледі. Бұл жылуды шығару үшін арнайы салқындату жүйесі қолданылады, ол электрондық компоненттерден жылуды отынға береді, ал отын жылу таратқыш рөлін атқарады.

Сынақтар мен болашағы

GE Passport турбовентилятор қозғалтқышының модификацияланған нұсқасымен жүргізілген соңғы жерүсті сынақтарда жүйе әртүрлі режимдерде тексерілді. GE мәліметінше, гибридті жүйе тар фюзеляжды ұшақтарда аралық аккумуляторларды қолданбай-ақ жұмыс істей алатынын көрсетті. Сонымен қатар, жүйе ұшу жағдайларын имитациялайтын сынақтардан өтіп, электр компоненттері эксплуатацияға тән жылу мен діріл жүктемелеріне төтеп бере алатыны дәлелденді.

«Гибридті электр тарту — GE Aerospace-тың авиацияның болашағын қайта қарастыруындағы негізгі элемент. Соңғы сынақ кезеңіміз тар фюзеляжды ұшақтарға арналған гибридті электр қозғалтқыш архитектурасының аккумуляторсыз жұмыс істей алатынын сәтті көрсетті. Бұл — коммерциялық авиацияда тиімділік, сенімділік және ұшу қашықтығы бойынша клиенттердің талаптарына жауап беретін технологиялармен гибридті электр ұшуларын жүзеге асыруға бағытталған маңызды қадам», — деді GE Aerospace-тың авиация болашағы жөніндегі вице-президенті Арьян Хегеман.