Napęd hybrydowy – zapowiedź potencjalnej reorganizacji przemysłu lotniczego
W ramach rozpoczętego we wrześniu 2013 r. i zakończonego w lutym 2016 r. projektu HYPSTAIR zaprojektowano seryjny napęd hybrydowy do małych samolotów, w których źródłem zasilania śmigła jest silnik elektryczny. Energia elektryczna może pochodzić z akumulatora ładowanego w trakcie lotu, albo z pokładowego generatora spalinowego. Uczestnicy projektu stworzyli komponenty napędu hybrydowego od podstaw koncepcyjnych. Elementy zostały zwymiarowane i zaprojektowane z uwzględnieniem wydajności i sprawności energetycznej kompletnego układu napędowego płatowca. Niedawno przeprowadzono pierwsze testy w Ajdovščinie, Słowenia. Samolot wybrany do pierwszego lotu testowego dostarczyła firma Pipistrel, słoweński producent lekkich samolotów i jednocześnie koordynator projektu. Cały mechanizm napędowy zębaty opracowany został przez innego członka konsorcjum, firmę Siemens – globalnego lidera w napędach elektrycznych. Specyfikacje nowej hybrydy W ramach wstępnych testów do silnika przymocowano niskoobrotowe, pięciopłatowe śmigło. Podczas pierwszego uruchomienia sprawdzano pracę we wszystkich trybach zasilania, od niskiego do wysokiego. Wszystkie komponenty zaprojektowano z uwzględnieniem wszelkich obowiązujących przepisów w zakresie bezpieczeństwa i certyfikacji. Silnik projektu HYPSTAIR o mocy 200 kW jest najsilniejszym napędem hybrydowym stworzonym jak dotąd na potrzeby lotnictwa, dostarczając taką samą moc jak typowe silniki samolotowe. Silnik HYPSTAIR zapewnia moc 200 kW na starcie i 150 kW w czasie lotu. Może pracować w trybie zasilania tylko elektrycznego, wykorzystując akumulator, zasilania wyłącznie z generatora oraz w trybie hybrydowym korzystającym z obu źródeł. Choć wyniki testów napędu HYPSTAIR są bardzo obiecujące, obecne ograniczenia w technologii przechowywania energii elektrycznej sprawiają, że napęd wyłącznie elektryczny nie nadaje się do dalekich lotów. Zasilanie zapewniane przez pokładowy generator jest korzystne pod względem obciążenia, ale nieco mniej pod względem sprawności energetycznej. Aby układ hybrydowy cechował się wysoką sprawnością, silnik elektryczny i generator zaprojektowano ze szczególnym naciskiem na wysoką gęstość mocy w celu obniżenia ciężaru całego napędu. Dzięki temu maksymalizowany jest ładunek użyteczny samolotu. Wiele uwagi poświęcono także sprawności poszczególnych elementów, aby wykorzystać potencjał na podniesienie sprawności energetycznej. Specjalnie dostosowany graficzny interfejs użytkownika (GUI) W drodze intensywnych testów i symulacji partnerzy projektu stworzyli specjalnie dostosowany graficzny interfejs użytkownika (GUI) do obsługi napędów hybrydowych. Jest zgodny ze zwyczajami i regulacjami dotyczącymi wyświetlania informacji w lotnictwie, ale wprowadza innowacje, wykorzystując systemy z innych obszarów (przemysł motoryzacyjny i okrętowy). Nowy interfejs wygląda znajomo dla zawodowych pilotów i przedstawia układ podobny do instrumentacji analogowej. Tego rodzaju układ i wygląd może okazać się szczególnie pomocny dla pilotów starszego pokolenia (których poziom zaznajomienia z technologią informatyczną bywa niższy) albo tych, którzy nie przeszli odpowiednich szkoleń w obsłudze systemów cyfrowych. Ogólnie rzecz ujmując, interfejs człowiek-maszyna zbudowano z myślą o prostocie obsługi i wysokim poziomie automatyzacji, która obniży nakład pracy pilota. Położono nacisk na umożliwienie pilotowi otrzymywania informacji o stanie układu hybrydowego w formie komunikatów wizualnych i dotykowych. Partnerzy projektu mają nadzieję, że ten innowacyjny interfejs przyjmie się jako standard w przemyśle lotniczym. Kolejne kroki Cel na koniec projektu jest taki, aby rozpocząć montaż opracowanych komponentów w płatowcu i otworzyć drogę do komercjalizacji samolotu z napędem hybrydowym. Ponadto opracowane w ramach projektu komponenty oraz uzyskanie potrzebnych standardów certyfikacyjnych pozwoliłoby innym producentom płatowców i komponentów elektrycznych wejść na rynek samolotów z napędem hybrydowym i elektrycznym. Sukces projektu mógłby więc pomóc w otwarciu zupełnie nowego rynku lotniczego. Tymczasem UE skorzystałaby dzięki ewidentnej przewadze rynkowej w postaci wyznaczania standardów i pionierskiego wprowadzania projektów specjalnie przystosowanych dla tego rynku.
Kraje
Słowenia
