Przełom w dziedzinie technologii wysokonapięciowej może przyspieszyć powstanie szybkich i lekkich śmigłowców
Śmigłowce zespolone, w których obok tradycyjnego wirnika głównego wykorzystuje się innowacyjne wirniki boczne, najprawdopodobniej zdominują rynek wiropłatów na wiele lat. Najnowszym wcieleniem wiropłatów o takiej konfiguracji jest demonstracyjny statek powietrzny wysokich prędkości Racer, który przewyższa tradycyjne wiropłaty pod względem sprawności i prędkości (ponad 400 km/h). Opracowana w ramach programu „Czyste niebo 2” architektura zespolona Racera opiera się na wcześniejszej udanej konstrukcji X3, obejmującej dwa pchające śmigła boczne zamontowane na końcach skrzydeł zamkniętych w kształcie litery V, a jednocześnie zachowuje możliwość pionowego startu i lądowania jak w przypadku tradycyjnych śmigłowców.
Nieszablonowe podejście
Impulsem dla powstania finansowanego przez UE projektu 9eGEN stało się zapotrzebowanie firmy Airbus Helicopters na wysoce sprawną i niezawodną prądnicę, dzięki której Racer miałby szansę spełnić wymagania stawiane przez inicjatywę „Czyste niebo”. „Ścisłe kryteria pomogły nam spojrzeć na prądnicę z nowej perspektywy i rozpocząć prace nad alternatywnymi rozwiązaniami. Bazując na trzech głównych filarach – wysokiej gęstości, niezawodności i niskiej masie – zaprojektowaliśmy bardzo małą prądnicę, której szybkie obroty zwiększają gęstość mocy. Nasza wysokonapięciowa [270 VDC] jednostka powinna dostarczać śmigłowcowi dużą ilość energii elektrycznej”, mówi Giulia Pigozzi, specjalista ds. rozwoju biznesowego i marketingu w ASE S.p.A., włoskiej firmie będącej koordynatorem projektu. Wysokie napięcie rzędu 270 VDC oraz wysoka gęstość mocy prądnicy mają kilka zalet: pozwalają zmniejszyć gęstość prądu elektrycznego w przewodach i zminimalizować spadki napięcia, co umożliwia zastosowanie przewodów o mniejszym przekroju. „Zmniejszona ilość okablowania istotnie przyczynia się do obniżenia masy śmigłowca. To niewiarygodne, jak ten często lekceważony aspekt wpływa na zużycie paliwa”, podkreśla Pigozzi. Wykorzystując swoją wiedzę na temat tradycyjnych maszyn elektrycznych, firma ASE wprowadziła pewne elementy, które przyczyniły się do powstania innowacyjnej konstrukcji prądnicy. „Kluczowy czynnik dla osiągnięcia naszych celów stanowiło na przykład zastosowanie zoptymalizowanych części mechanicznych i nowych topologii struktur magnetycznych. Udało nam się nawet przekroczyć oczekiwania i zbudować jednostki prądotwórcze o masie niższej niż opisana we wstępnej analizie. Obniżenie masy stanowiło największe wyzwanie w całym projekcie”, tłumaczy Valerio Canegrati, inżynier elektryk w ASE.
Duży potencjał rynkowy
Projekt 9eGEN był dla ASE okazją do ponownego przeanalizowania koncepcji produkcyjnych i zmiany sposobu myślenia o wytwarzaniu energii elektrycznej w sektorze lotniczym i kosmicznym. Inżynierowie firmy ocenili konstrukcję każdego pojedynczego elementu i udoskonalili procesy i procedury w oparciu o rysunek techniczny maszynowy. Większość kluczowych elementów przeszła pomyślnie testy laboratoryjne. Obecnie firma obecnie modernizuje procesy wewnętrzne, aby wprowadzić te innowacje także do aktualnej oferty produktów. Oczekuje się, że cechy techniczne charakteryzujące nową wysokonapięciową jednostkę przełożą się na przyszłe zapotrzebowanie na podobne systemy. System wysokonapięciowy wzbudził już zainteresowanie większości liczących się graczy z branży lotniczej z całego świata. „Lotnictwo dąży do wdrożenia standardu 270 VDC, a my chcemy być pionierami w tej technologii, stając się rozpoznawalnym na całym świecie punktem odniesienia”, zauważa Salvatore Spina, dyrektor ds. sprzedaży i programów w ASE. „Ten projekt pozwolił nam w nowy sposób spojrzeć na wytwarzanie energii w sektorze lotniczym. Wyobraźmy sobie firmę taką jak ASE, typowe małe i średnie przedsiębiorstwo, plasującą się wśród najważniejszych i najbardziej znanych firm ze względu na swoje możliwości technologiczne. To wielki powód do dumy”, mówi Fausto Cosentino, dyrektor generalny ASE. „Projekt otworzy nowe możliwości, a z rynku zaczynają już docierać pierwsze informacje zwrotne”.
Słowa kluczowe
9eGEN, ASE, 270 VDC, system wysokonapięciowy, Racer, gęstość mocy, prądnica bezszczotkowa, śmigłowce zespolone, aeronautyka, wiropłaty
