Rolls-Royce испытывает гибридный генератор Фото: JAY WILLIAMS
Похоронен глубоко внутри завода Rolls-Royce в Филтоне в Бристоле – это комната из голого кирпича, где были испытаны двигатели Olympus, которые приводили в действие Concorde, и вентиляторы Pegasus для прыжкового самолета Harrier.
Сейчас он испытывает генератор размером с барабан стиральной машины, предназначенный для сжигания экологически чистое топливо и вырабатывает достаточно электроэнергии для пассажирских самолетов будущего.
Задача состоит в том, чтобы радикально снизить количество углекислого газа, производимого авиацией. В то время как автопроизводители и другие отрасли могут двигаться с большой скоростью, проблема самолетов точно описана главным инженером проекта Rolls-Royce Адамом Ньюманом. «Если вашему гибридному Jaguar нужно съехать на обочину, это одно дело, но на высоте такое не может произойти».
Rolls-Royce планирует обойти эти проблемы, представив более эффективные реактивные двигатели для пассажирских самолетов следующего поколения, чтобы сократить количество выбросов углерода на одного пассажира на милю.
Его следующая модель, UltraFan, будет На 25% более экономичен, чем его предшественник 1990-х годов. Это достигается за счет того, что он очень большой – немного меньше туннеля лондонского метро – и пропускает больше воздуха через более крупный вентилятор, повышая эффективность.
Теоретически из конструкции турбовентиляторного реактивного двигателя можно выжать еще 20–30 процентов топливной экономичности, говорит Алан Ньюби, директор по аэрокосмическим технологиям и программам будущего, хотя ограничения размеров и высокие температуры делают это еще более сложной задачей.
Один из первых Concordes выкатывается с завода в Филтоне Фото: Hulton Archive
На долю авиации приходится около 2,5% выбросов углерода, летая по-прежнему ограничена относительно небольшой долей населения мира, и отрасль находится под давлением, чтобы перейти к нулевым выбросам к 2050 году.
Шаг второй – перейти на более экологичные виды топлива для существующих двигателей. Они начнутся как биотопливо, но для того, чтобы сделать их более экологически чистыми, будут использоваться синтетические виды топлива. «Электронное топливо» будет производиться с использованием электроэнергии из возобновляемых источников для производства водорода, который сам будет связан с углекислым газом для производства авиационного топлива.
Это топливо можно использовать в двигателях с небольшими модификациями, в основном для обеспечения того, чтобы уплотнения продолжали работать с новым топливом, и Rolls надеется, что к 2030 году как существующие, так и новые двигатели будут использовать эти новые виды топлива. Помимо утилизации двуокиси углерода, синтетического топлива производит меньше частиц, которые, как утверждают, способствуют согреванию земли.
Попутно авиакомпании будут стремиться создавать более короткие и эффективные маршруты, а не те, которые они иногда выбирают сегодня, и уменьшать инверсионные следы, считается еще одним фактором потепления, поскольку сажа соединяется со льдом и поглощает тепло планеты.
Третий шаг – это новая технология, которую сейчас разрабатывает компания, включая новый генератор. Привязанный к реактивному двигателю, он может подавать более 800 ампер тока при 3000 вольт переменного тока, отсюда и кабели толщиной в несколько сантиметров.
Идея состоит в том, чтобы действовать как ступенька технологии, во многом как гибрид автомобильный мир.
Rolls уничтожает подключаемый к электросети электрический самолет, который может работать от аккумулятора в течение некоторого времени в пути, а затем переключаться на топливо в остальное время.
Как и в случае с автомобилями, большой вес аккумуляторов создает проблемы для авиации. А для машины, стремящейся преодолеть гравитацию, эту проблему почти резюмировал Ньюби. «Если я возьму керосин за точку отсчета, соотношение веса к весу, водород будет в три раза лучше, а батареи в 60 раз хуже», – говорит он. «Это проблема для аккумуляторов».
Чтобы выразить это в контексте, самолет дальнего действия, такой как A380, может иметь около трети своего веса на керосиновом топливе для реактивных двигателей.
«По сути, это проблема. Вот почему в настоящий момент вы увидите все электрические решения в меньшем, более коротком диапазоне. Но что вы можете сделать, так это улучшить это с помощью какого-то гибридного решения ».
Полет с нулевым выбросом углерода
Для небольших судов, включая вертолетные такси, батареи являются вариантом, особенно по мере разработки новых химических смесей и количество энергии на фунт веса увеличивается.
Одноместный самолет Rolls-Royce с батарейным питанием достиг максимальной скорости 387 миль в час во время испытаний в прошлом месяце, что сделало его самым быстрым полностью электрическим транспортным средством в мире. «Дух инноваций» в среднем разгонялся до 345 миль в час на протяжении трех километров, побив существующий рекорд на 132 миль в час.
Самолет был оснащен двигателем мощностью 400 кВт (500 лошадиных сил) с аккумулятором, который, по словам Rolls-Royce, имеет лучшую удельную мощность. из любого, что используется в авиации.
Было очень интересно побить рекорд, – говорит Ньюби, – но для нас привлекательность этого заключается в том, чтобы научиться объединять электродвигатели и батареи, в частности, регулировать температуру батарей », Что остается большой проблемой.
Компания использует подобные инновации, чтобы найти быстрые решения для каждой категории полетов.
Вернувшись в испытательный центр в Бристоле, генератор блестящего металла проходит испытания, чтобы убедиться, что он соответствует техническим требованиям и требованиям безопасности. на борту самолета, на борту которого находятся десятки людей.
Он подключен к турбовинтовому двигателю Allison 2100, его характеристики отслеживаются из комнаты за испытательным стендом, собирая до 2 миллионов единиц данных в секунду, поскольку он тщательно исследует информацию о тепле. и вибрации.
Роллс изготовил четыре машины в качестве прототипов, разобрав три из них на части, одна из которых была испытана «разрушительно», говорит Ньюман, чтобы полностью разобраться в генераторе. Он планирует сделать гибрид доступным для пригородных и региональных самолетов, вмещающих до 50 пассажиров.
Что касается водорода, хранение газа, охлаждение компонентов и сбор достаточного количества материала – все это проблемы, которые могут решить преодолеть в долгосрочной перспективе.
Газ рассматривается как привлекательная альтернатива, поскольку при эффективном сжигании в качестве побочного продукта образуется только вода. Используемый в высокотемпературных средах, например в реактивном двигателе, он может производить больше диоксида азота, другие политики в отношении газа хотят его сократить, поскольку это может нанести ущерб здоровью легких.
Дух инноваций, самый быстрый в мире полностью электрический автомобиль. Автор: JOHN M DIBBS
Такие компании, как ZeroAvia в Великобритании, разрабатывают небольшие самолеты с водородным двигателем, использующие топливные элементы для выработки электроэнергии. Но для Rolls-Royce гибриды и более экологичное топливо станут отправной точкой.
Самые большие самолеты, такие как Boeing 777 с двумя проходами, будут более трудным орешком, говорит Ньюби. «Особенно в ближайшем будущем и почти наверняка в обозримом будущем для широкофюзеляжных самолетов вам понадобится экологически чистое авиационное топливо».
Гибридная конструкция не только увеличивает дальность полета, но и дает конструкторам самолетов множество возможностей. . У них может быть больше роторов, приводимых в движение одной и той же силовой установкой, поскольку отрезать кабели для электродвигателей намного проще и легче, чем устанавливать шестерни для распределения механической энергии.
Генератор также можно использовать для ускорения самолета. при необходимости повышайте скорость.
Устройство можно даже использовать отдельно без батарей, если будет разработано топливо с нулевым выбросом углерода
«Мы не совсем знаем, как обстоят дела на этих рынках. чтобы развиваться, – добавляет Ньюби, – но мы пытаемся убедиться, что у нас есть все необходимые технологические блоки, чтобы, когда рынки разовьются, мы были готовы ответить ».
Recent Comments