Proiectul X-57 creează căi către aviația electrică Traducere

Proiectul de avioane complet electrice X-57 Maxwell al NASA va încheia activitățile operaționale a aeronavelor până la sfârșitul lunii septembrie, activitățile de documentare și de închidere continuă pentru câteva luni după aceea. Cercetarea de la X-57 oferă cercetătorilor în aviație sute de lecții învățate, precum și o dezvoltare revoluționară în domenii, de la tehnologia bateriilor până la proiectarea controlului motorului de croazieră.

„Scopul NASA este de a impulsiona inovația prin cercetare și dezvoltare tehnologică inovatoare. Echipa de proiect X-57 a făcut exact acest lucru, furnizând informații de bază industriei prin lecțiile învățate și vedem beneficiile aduse de companiile americane de aviație comercială care urmăresc să schimbe modul în care zburăm”, a declarat Brad Flick, director. al Centrului de Cercetare a Zborurilor Armstrong al NASA din Edwards, California, unde a fost dezvoltat aeronava X-57. „Sunt incredibil de mândru de tenacitatea și ingeniozitatea lor, deoarece au condus drumul în avansarea propulsiei electrificate. Viitorul propulsiei electrificate este posibil datorită contribuțiilor lor.”

Finalizarea operațiunilor cu aeronave până în septembrie 2023 nu va include primul zbor al aeronavei X-57. Proiectul a întâmpinat mai multe provocări pentru zborul în siguranță, inclusiv probleme mecanice la sfârșitul ciclului său de viață și o lipsă de disponibilitate a componentelor critice necesare pentru dezvoltarea hardware-ului experimental. Având în vedere că se apropie sfârșitul planificat al operațiunilor aeronavelor, cronologia nu ar permite echipei să atingă condiții acceptabile de zbor.   

Deși cea mai mare parte a dezvoltării lui X-57 se va finaliza până în septembrie 2023, echipa își va încheia oficial munca câteva luni după aceea cu publicații tehnice suplimentare.

Scopul principal al proiectului X-57 a fost de a oferi cunoştinţe despre proiectarea aeronavei axată pe propulsie electrică şi procesul de navigabilitate cu autorităţile de reglementare. Aceste informații au avut deja un impact și vor continua să aibă un impact asupra dezvoltării abordărilor avansate de certificare pentru propulsia electrică pe piețele emergente de avioane electrice. Obiectivul nu a fost acela de a dezvolta un prototip, ci de a dezvolta o platformă de testare pentru tehnologii și metode de proiectare. Și echipa a făcut exact asta, documentând și publicând lacunele tehnologice și soluțiile lor pe măsură ce au fost descoperite, astfel încât părțile interesate din industrie să poată profita de aceste lecții cât mai curând posibil.

„Au făcut lucruri care nu au mai fost făcute până acum și asta nu este niciodată ușor”, a spus Flick. „În timp ce ne pregătim să terminăm acest proiect mai târziu în acest an, văd o listă lungă de realizări de sărbătorit și o industrie care este mai bună astăzi datorită muncii lor.”

X-57 face parte din angajamentul NASA de a sprijini obiectivul climatic al SUA de a atinge emisii nete de gaze cu efect de seră din sectorul aviației până în 2050. Din 2016, proiectul a împărtășit lecții învățate despre tehnologia bateriilor, interferențe electromagnetice, design controler motor, si multe altele. NASA își va continua cercetările în domeniul aeronavelor electrice prin alte proiecte, inclusiv demonstrația de zbor cu trenul propulsor electrificat .

Aeronava a fost construită prin modificarea unui Tecnam P2006T italian pentru a fi alimentat de un sistem de propulsie electric. Utilizarea unui design de avion existent a permis echipei să-și compare datele cu cele ale unui model de bază alimentat de motoare cu ardere tradițională.

Succesele lui X-57

La începutul proiectului, membrii echipei X-57 au descoperit că ar avea nevoie de dezvoltări semnificative în tehnologia bateriilor. Bateriile litiu-ion instalate pe aeronavă se încălzesc pe măsură ce descarcă energie și o încălzire prea mare ar putea duce la supraîncălzire. Proiectul a colaborat cu Electric Power Systems din North Logan, Utah, pentru a rezolva această problemă. Inginerii au demonstrat că noul design al sistemului de baterii va rămâne în limite acceptabile și sigure în timp ce alimentează aeronava.

afrc2022-0131-04.jpg

Bateriile litiu-ion X-57 ale NASA sunt instalate în avion în 2022.

Credite: NASA/Lauren Hughes

Designul controlerelor motoarelor de croazieră este un alt succes al proiectului X-57. Aceste controlere transformă energia stocată în bateriile litiu-ion ale aeronavei pentru a-și alimenta motoarele, care își acționează elicele. Controlerele folosesc tranzistori cu carbură de siliciu pentru a oferi o eficiență de 98% destinată pentru decolarea de mare putere și croazieră, ceea ce înseamnă că nu generează căldură excesivă și pot fi răcite de aerul care curge prin motor. Echipa a proiectat invertoare pentru a satisface cerințele de masă și termice exigente și împărtășesc aceste modele în publicațiile tehnice, astfel încât industria să le poată folosi ca rampă de lansare pentru noi produse aeronave. Cel mai recent, controlerele motoarelor de croazieră au trecut prin teste termice cu succes .

grc-2022-c-09830.jpg

Susanah Kowalewski de la NASA Glenn pregătește un controler de motor de croazieră pentru testare.

Credite: NASA

Designul controlerelor motoarelor de croazieră este un alt succes al proiectului X-57. Aceste controlere transformă energia stocată în bateriile litiu-ion ale aeronavei pentru a-și alimenta motoarele, care își acționează elicele. Controlerele folosesc tranzistori cu carbură de siliciu pentru a oferi o eficiență de 98% destinată pentru decolarea de mare putere și croazieră, ceea ce înseamnă că nu generează căldură excesivă și pot fi răcite de aerul care curge prin motor. Echipa a proiectat invertoare pentru a satisface cerințele de masă și termice exigente și împărtășesc aceste modele în publicațiile tehnice, astfel încât industria să le poată folosi ca rampă de lansare pentru noi produse aeronave. Cel mai recent, controlerele motoarelor de croazieră au trecut prin teste termice cu succes .

afrc2022-0131-10.jpg

X-57 de la NASA testează motoarele care se rotesc cu toată puterea bateriei.

Credite: NASA/Lauren Hughes

În timpul fazei de integrare, echipa a întâlnit interferențe electromagnetice care au afectat funcționarea sistemelor de bord și au necesitat o soluție. După cercetări ample, echipa a proiectat, dezvoltat și instalat filtre care au rezolvat problema. Abordarea va fi adăugată documentelor tehnice și împărtășită cu industria și comunitatea de propulsie electrică.

Valoarea muncii de identificare a căii efectuate în cadrul proiectului X-57 este bine stabilită și recunoscută de industrie, iar concluziile cercetării suplimentare vor continua să fie publicate și împărtășite cu comunitatea tehnică. O listă a contribuțiilor pe care X-57 le-a făcut până în prezent poate fi găsită pe site-ul lucrărilor tehnice .