Проєкт X-57 створює шлях до електричної авіації

Проєкт повністю електричного літака NASA X-57 Maxwell завершить експлуатаційну діяльність до кінця вересня, а документація та закриття триватимуть ще кілька місяців після цього. Дослідження X-57 надають дослідникам авіації сотні уроків, а також революційні розробки в різних сферах, починаючи від технології акумуляторів і закінчуючи дизайном керування круїзним двигуном.

«Мета NASA — сприяти інноваціям шляхом новаторських досліджень і розвитку технологій. Команда проєкту X-57 зробила саме це, надавши основоположну інформацію промисловості на основі отриманих уроків, і ми бачимо переваги, підтверджені американськими комерційними авіаційними компаніями, які прагнуть змінити те, як ми літаємо», – сказав Бред Флік, директор. Центру льотних досліджень НАСА Армстронг в Едвардсі, Каліфорнія, де був розроблений літак X-57. «Я неймовірно пишаюся їхньою наполегливістю та винахідливістю, оскільки вони проклали шлях у просуванні електрифікованих двигунів. Майбутнє електрифікованого двигуна можливе завдяки їхньому внеску».

Завершення експлуатації літаків до вересня 2023 року не включатиме перший політ літака X-57. Проєкт зіткнувся з кількома проблемами для безпечного польоту, включаючи механічні проблеми на пізній стадії життєвого циклу та відсутність критичних компонентів, необхідних для розробки експериментального обладнання. Враховуючи наближення запланованого завершення експлуатації літака, графік не дозволить команді досягти прийнятних умов польоту.   

Хоча більша частина розробки X-57 буде завершена до вересня 2023 року, команда офіційно завершить свою роботу через кілька місяців додатковими технічними публікаціями.

Основна мета проєкту X-57 полягала в тому, щоб надати знання про конструкцію літака, орієнтовану на електричну тягу, і процес льотної придатності з регуляторами. Ця інформація вже вплинула і продовжуватиме впливати на розробку передових підходів до сертифікації електричних силових установок на нових ринках електричних літаків. Метою було не розробити прототип, а розробити тестову платформу для технологій і методів проєктування. І команда зробила саме це, задокументувавши та опублікувавши технологічні прогалини та їхні рішення в міру їх виявлення, щоб зацікавлені сторони галузі могли якомога швидше скористатися цими уроками.

«Вони робили речі, які ніколи раніше не робили, і це ніколи не було легко», — сказав Флік. «Поки ми готуємося завершити цей проект пізніше цього року, я бачу довгий список досягнень, які варто відзначити, і галузь, яка сьогодні стала кращою завдяки їхній роботі».

X-57 є частиною зобов’язань NASA щодо підтримки кліматичної цілі США щодо досягнення нульових викидів парникових газів в авіаційному секторі до 2050 року. З 2016 року проєкт ділиться отриманими уроками щодо технології акумуляторів, електромагнітних перешкод, дизайну контролера двигуна, і багато іншого. NASA продовжить дослідження електричних літальних апаратів за допомогою інших проєктів, включаючи демонстрацію польоту з електроприводом.

Літак був побудований шляхом модифікації італійського Tecnam P2006T для роботи з електричною силовою установкою. Використання існуючої конструкції літака дозволило команді порівняти свої дані з даними базової моделі, що працює на традиційних двигунах внутрішнього згоряння.

Успіхи X-57

На початку проєкту члени команди X-57 виявили, що їм знадобляться значні розробки в технології акумуляторів. Літій-іонні батареї, встановлені на літаку, нагріваються, коли вони розряджаються, і занадто сильне нагрівання може призвести до перегріву. Над розв’язанням цієї проблеми проєкт співпрацював з Electric Power Systems у Норт-Логані, штат Юта. Інженери продемонстрували, що нова конструкція акумуляторної системи залишатиметься в прийнятних безпечних межах під час живлення літака.

Конструкція контролерів круїзних двигунів є ще одним успіхом проєкту Х-57. Ці контролери перетворюють енергію, що зберігається в літій-іонних батареях літака, для живлення двигунів, які приводять у рух гвинти. У контролерах використовуються транзистори з карбіду кремнію для забезпечення 98% ефективності, призначені для високої потужності відбору потужності та крейсерського режиму, тобто вони не виділяють надмірного тепла та можуть охолоджуватися повітрям, що протікає через двигун. Команда розробила інвертори, щоб відповідати високим вимогам до маси та тепла, і ділиться цими конструкціями в технічних публікаціях, щоб промисловість могла використовувати їх як стартовий майданчик для нових авіаційних продуктів. Нещодавно контролери круїзних двигунів пройшли успішні термічні випробування.

Конструкція контролерів круїзних двигунів є ще одним успіхом проєкту Х-57. Ці контролери перетворюють енергію, що зберігається в літій-іонних батареях літака, для живлення двигунів, які приводять у рух гвинти. У контролерах використовуються транзистори з карбіду кремнію для забезпечення 98% ефективності, призначені для високої потужності відбору потужності та крейсерського режиму, тобто вони не виділяють надмірного тепла та можуть охолоджуватися повітрям, що протікає через двигун. Команда розробила інвертори, щоб відповідати високим вимогам до маси та тепла, і ділиться цими конструкціями в технічних публікаціях, щоб промисловість могла використовувати їх як стартовий майданчик для нових авіаційних продуктів. Нещодавно контролери круїзних двигунів пройшли успішні термічні випробування.

На етапі інтеграції команда зіткнулася з електромагнітними перешкодами, які вплинули на роботу бортових систем і потребували вирішення. Після обширних досліджень команда розробила, розробила та встановила фільтри, які вирішили проблему. Цей підхід буде додано до технічної документації та надано представникам промисловості та спільноти електричних двигунів.

Цінність дослідницької роботи, виконаної над проєктом X-57, добре відома та визнана промисловістю, і результати додаткових досліджень будуть продовжувати публікуватися та ділитися з технічною спільнотою. Список внесків, зроблених X-57 на сьогодні, можна знайти на сайті технічних документів. Джерело