Една от основните цели на космическите агенции и търговското космическо пространство днес е намаляване на свързаните с тях разходи за космически проучвания. Но не само разходите за изпращане на полезни товари в космоса (и замърсяването, което причинява) се отнасят за агенции като НАСА.
Съществуват и разходите (икономически, както и екологични), свързани с авиацията. Реактивното гориво също не е евтино, а търговските самолетни пътувания представляват 4 до 9% от антропогенните парникови газове (и се увеличават). Поради тази причина НАСА си партнира с търговската индустрия за разработване на електрически самолети, които се надяват, че ще осигурят икономична и икономична алтернатива на търговските самолети до 2035 г.
Това представлява значително предизвикателство, тъй като много от компонентите, необходими за създаването на функциониращ електрически самолет, са доста големи и тежки. По-специално програмата на НАСА за усъвършенствани въздушни превозни средства (AAVP) търси леки и компактни инвертори - централен компонент на електрическата система, осигуряваща енергия за задвижване на електродвигателя.
Инверторите са от решаващо значение за електронните задвижващи системи, тъй като те преобразуват променлив ток (променлив ток) - генериран от монтирани на двигателя генератори и електрическите двигатели, задвижвани от витлата, в силата на постоянен ток (постоянен ток) с високо напрежение. За съжаление, компонентите, необходими за генериране на това количество енергия - генератори, електроника за преобразуване на мощност, двигатели и т.н., в исторически план са били твърде големи и тежки, за да се поберат в самолет.
Това създава нещо като главоблъсканица, тъй като количеството енергия, необходимо за генериране на необходимия асансьор, ще изисква още по-тежка електроника. Ето защо НАСА изследва авангардни науки за материалите, за да създаде по-лека и по-малка електроника. За тази цел те наскоро подписаха договор за 12 милиона долара с General Electric (GE), един от световните лидери в разработването на авангардна технология на силициев карбид (SiC).
Този полупроводников минерал се използва при производството на електроника с висока температура и високо напрежение, а GE се надяват да го използват, за да отговорят на изискванията за размер, мощност и ефективност, посочени от НАСА. Тези спецификации изискват инвертор, който не е по-голям от куфар и способен да генерира мегават (MW) електроенергия.
Както Джим Хайдман, мениджър на проекта за напреднали технологии за въздушен транспорт на НАСА, обясни в прессъобщението на НАСА:
„В критичното време сме в историята на авиацията, защото имаме възможност да разработим системи, които да намалят разходите, енергопотреблението и шума, като същевременно отваряме нови пазари и възможности за американските компании. Задължително е да работим с индустрията и академичните среди, за да гарантираме, че правилните технологии са достъпни, за да отговорим на нуждите на бъдещите пътници и превозвачи. "
Казано по-просто, мегават е огромно количество електроенергия и безопасното управление на този вид енергия е голямо предизвикателство. Например, НАСА
Но благодарение на постиженията в областта на електрониката и технологиите на хибридните двигатели през последните години, тези изисквания могат да бъдат в обсега. Каза Ейми Янковски, управител на хибридното газо-електрическо задвижване в подпроекта в изследователския център на Глен на НАСА:
„С последните постижения в областта на материалите и силовата електроника ние започваме да преодоляваме предизвикателствата, пред които са изправени разработването на концепции за електрифициране с намаляване на енергията и тази работа на инвертора е критична стъпка в нашите усилия за задвижване на самолети. Нашето партньорство с GE е от ключово значение за повишаване на полетното тегло и готовите за полета компоненти в мегават клас за бъдещи транспортни самолети. "
Силициевият карбид е особено перспективен за авиационни приложения с висока мощност поради своите материални свойства. Той предлага висока работна температура, високо напрежение и голяма мощност на работа. Тези предимства ще позволят на инженерите да проектират компоненти с по-малки размери и по-леки, като същевременно увеличават изходната мощност.
„Ние по същество опаковаме един мегават мощност в размер на компактен куфар, който ще преобразува достатъчно електрическа енергия, за да даде възможност за хибридно-електрическа задвижваща архитектура за търговски самолети“, каза Конрад Уебер, главен инженер по електрическа енергия в GE Research. „Успешно изградихме и демонстрирахме инвертори на нивото на земята, които отговарят на изискванията за мощност, размер и ефективност на електрическия полет.“
Разработването на тези електрически системи в момента се извършва на тестовата база на НАСА за електрически самолети (NEAT) в Сандуски, Охайо, която преди беше НАСА Глен Хиперзвуков тунел. Първата по рода си тази реконфигурируема тестова клетка е заредена да проектира, разработва, сглобява и тества електроенергийните системи на електрически самолети, които ще влязат в създаването на всичко - от самолети на двама души до 20 MW самолети.
Още през май NEAT успя да проведе първия си мегават-мащабен тест благодарение на огромното количество мощност, до което съоръжението има достъп. Това и наскоро подписаното партньорство с GE идва малко след като НАСА обяви поредното доходоносно партньорство с GE и две големи компании за космически космически науки - Boeing и United Technologies Pratt & Whitney - за проучване на възможните ползи и рискове от демонстрациите на полети в мегават.
Както каза Барб Ескер, заместник-директор на НАСА за модерни програми за въздушни превозни средства:
„Демонстрациите на полети са важна част от развитието на технологиите, защото предлагат на нашите инженери и индустриални партньори възможност да разработят проблеми и да докажат концепции в реалистична обстановка, като същевременно се справят с предизвикателствата, пред които е изправено електрифицираното задвижване в авиацията.“
Между заплахата от изменението на климата и факта, че населението на света се очаква да достигне близо 10 милиарда до 2050 г., ясно е, че трябва да се разработят алтернативни средства за производство, производство на енергия и транспорт. Добре е да знаем, че наред с електрическите и хибридните автомобили можем да очакваме с нетърпение електрическите и хибридните самолети.
