Jak działa samolot elektryczny

Chociaż samochód elektryczny wciąż nie zdołał prześcignąć swojego gazożernego odpowiednika, jego zalety nadal znajdują uznanie wśród kierowców na całym świecie. Wyobraź sobie, że jedziesz malowniczą autostradą bez poczucia winy w związku z wysoką emisją dwutlenku węgla lub finansowym żądłem ostatniego zatankowania. O ile ciszej byłby świat bez przepustnicy i jęków niezliczonych silników plujących dymem?

Nieuchronnie te innowacje zwracają nasze oczy ku niebu. Bardziej niż kiedykolwiek, smugi kondensacji ruchu powietrznego przeplatają się na niebie, ale gdzie jest elektryczny samolot? Chociaż nie należy spodziewać się, że w najbliższym czasie pojawi się na lotnisku opcja „latającego elektrycznie”, samoloty z napędem elektrycznym nie tylko istnieją, ale technologia nadal ewoluuje w zachęcającym tempie.

Samoloty elektryczne i samochody elektryczne mają te same wyzwania. Jak wyprodukować pożądaną ilość mocy bez silnika spalinowego? Jak uniknąć obciążenia pojazdu zbyt dużą ilością akumulatorów? Następnie pojawia się cała kwestia uzyskania maksymalnego przebiegu bez ciągnących się za sobą kilometrów przewodu zasilającego. Zabierz te obawy ze sobą w chmury, a pokonanie ich często powoduje różnicę między szybowaniem a spadaniem.

Oczywiście bez napędzanego silnika można latać bez problemu. Ptaki robiły to od milionów lat, a pierwsze sukcesy w lotach ludzi były bezsilne. Francuzi Albert i Gaston Tissandier faktycznie odbyli pierwszy na świecie lot z napędem elektrycznym w 1883 roku na pokładzie statku powietrznego własnej konstrukcji.

Od tego czasu różne samoloty elektryczne zdobiły plany projektantów – a wiele z nich wzbiło się w powietrze. W tym artykule przyjrzymy się kluczowym podejściom do zasilania samolotu elektrycznego i dowiemy się, dokąd zmierza ta technologia.

Oczywiście elektryczny samolot potrzebuje soku, jeśli ma wznosić się w górę – i to jest duże wyzwanie. Jak zapewnić samolotowi wystarczającą ilość energii elektrycznej do zasilania go bez zbytniego obciążania? To jest prawdziwa zaleta paliwa: ogólnie rzecz biorąc, akumulator elektryczny nie może dostarczyć tyle energii, ile może wytworzyć jego masa w benzynie. Mimo to nie powstrzymało to projektantów przed próbami. Oto trzy podstawowe odmiany samolotów elektrycznych:

Zasilany bateryjnie : Ten projekt obejmuje podłączenie samolotu do odpowiedniego źródła zasilania z pokładowego akumulatora. Oprócz odgrywania roli w pierwszych lotach z napędem elektrycznym pod koniec XIX wieku, akumulatory nadal zasilają wiele samolotów sterowanych radiowo, używanych obecnie przez hobbystów. Te dwa fakty nie są ze sobą niepowiązane: dużo łatwiej jest używać baterii w małym, bezzałogowym samolocie lub sterowcu uniesionym przez gorące powietrze. Ponieważ baterie obciążają samolot, rzeczywistość pilotowanego samolotu zasilanego bateriami musiała poczekać, aż technologia ogniw paliwowych rozwinie się w wystarczającym stopniu. Pierwszy załogowy lot na baterie odbył się 16 lipca 2006 roku, kiedy studenci z Tokyo Institute of Technology wystrzelili lekki samolot zasilany 160 bateriami AA [źródło: BBC News ].

Zasilany energią słoneczną : Aby poradzić sobie z problemem wagi baterii, projektanci w latach 70. wzbili się w przestworza dzięki energii słonecznej. Samoloty te nie opierały się wyłącznie na zasilaniu bateryjnym, ale używały go w połączeniu z nieskończenie odnawialnym zasobem słońca. Jednak ilość energii pochodzącej z promieniowania słonecznego jest nadal raczej niewielka w porównaniu z galonem paliwa do silników odrzutowych, co sprawia, że ​​samoloty słoneczne są zarówno powolne, jak i lekkie. Główną zaletą jest to, że teoretycznie mogą one unosić się w powietrzu przez lata – albo jako bezzałogowe, nisko latające satelity, albo przywiązane do ziemi jak latawce. Aby uzyskać więcej informacji, przeczytaj Jak działają samoloty słoneczne .

Bezprzewodowa transmisja mocy : Inną metodą dostarczania energii do samolotu elektrycznego jest przesyłanie energii lub bezprzewodowa transmisja mocy (WPT). Ta technologia polega na użyciu naziemnego lasera lub emitera mikrofalowego do przesyłania energii w powietrzu do samolotu wyposażonego w odbiornik. Transmisja mocy mikrofalowej (MPT) została po raz pierwszy użyta w 1964 roku do zasilania miniaturowego helikoptera – i to przez aż 10 godzin [źródło: Dickinson ]. W 2002 roku naukowcy z NASA z powodzeniem zademonstrowali wykorzystanie reflektorów i wiązek laserowych do dostarczania niezbędnej energii małym, bezzałogowym statkom słonecznym. Chociaż badania nad tą technologią trwają, naukowcy są przekonani, że pewnego dnia samoloty wyposażone w energię słoneczną mogą latać nocą w niektórych obszarach. Aby uzyskać więcej informacji, przeczytajJak działa zasilanie bezprzewodowe .

Regeneracyjna teoria szybowania

Chociaż pomysł wykorzystania energii wiatru do ładowania akumulatorów samolotu elektrycznego może początkowo wydawać się trochę głupi, w rzeczywistości istnieją pewne solidne teorie dotyczące szybowania regeneracyjnego . W ten sposób elektryczny samolot napędzany śmigłem byłby zależny od prądów wstępujących i pędu końcowego opadania, aby obracać jego łopatami i generować energię elektryczną w taki sam sposób, jak turbina wiatrowa.

Deweloperzy na całym świecie pracują obecnie nad innowacjami w projektowaniu samolotów elektrycznych. Przełomy w technologii ogniw paliwowych, konstrukcji silników, a nawet śmigieł wciąż przesuwają granice tego, co jest możliwe dzięki elektrycznemu zasilaniu powietrzem. Oto kilka przykładów tego, co może przynieść przyszłość latania:

Pipistrel Taurus Electro: Ten konkretny samolot elektryczny wygląda bardzo podobnie do ultralekkiego szybowca, ponieważ w zasadzie tym właśnie jest. Problem polega na tym, że dwa akumulatory litowo-polimerowe napędzają montowane od góry śmigło z 31-funtowym (14-kilogramowym), 30-kilowatowym silnikiem elektrycznym. Dzięki temu eksperymentalny statek może sam wystartować, a nie polegać na innym samolocie służącym jako holownik.

Yuneec E430: Chiński Yuneec International ma nadzieję, że jako pierwszy zaoferuje komercyjnie dostępny samolot elektryczny. Jego samolot E430 może pomieścić dwa, podobno ładuje się w trzy godziny i działa przez dwie i pół godziny po pełnym naładowaniu – wszystko to za 89 000 dolarów [źródło: Gizmag ]. To zależy od 159 funtów (72 kilogramów) baterii litowo-polimerowych. Firma planuje rozpocząć sprzedaż w 2010 roku.

SkySpark: Ten w 100% elektryczny samolot trafił na pierwsze strony gazet w czerwcu 2009 r., kiedy ustanowił światowy rekord prędkości lotu samolotu całkowicie elektrycznego: 155 mil na godzinę (250 kilometrów na godzinę). Samolot to w zasadzie zmodyfikowany Pioneer Alpi 300, napędzany 75-kilowatowym silnikiem elektrycznym i baterią akumulatorów litowo-polimerowych. Samolot jest produktem niezależnego startupu DigiSky i Politechniki Turyńskiej. W kolejnym kroku projektanci planują zasilić silnik wodorowymi ogniwami paliwowymi.

Jeśli chodzi o przyszłe projekty, niebo jest granicą tego, czego mogą próbować projektanci. Na przykład, dyrektor generalny Tesla Motors, Elon Musk, odważnie zaproponował opracowanie naddźwiękowego elektronicznego samolotu na szczycie w 2009 roku. Chociaż do tego rodzaju technologii jeszcze daleko, to z pewnością pokazuje, dokąd może nas zabrać moc baterii.

Zapoznaj się z linkami na następnej stronie, aby dowiedzieć się jeszcze więcej o lotach ludzkich i zielonej technologii.

Powiązane artykuły

Źródła