Az eVTOL motor műszaki alapjai

1. Műszaki jellemzőkeVTOL motor

In elosztott elektromosA meghajtás során a motorok több légcsavart vagy ventilátort hajtanak a szárnyakon vagy a törzsön, így létrehozva egy meghajtási rendszert, amely tolóerőt biztosít a repülőgépnek. A motor teljesítménysűrűsége közvetlenül befolyásolja a repülőgép hasznos teherbírását. A motor teljesítménye, megbízhatósága és környezeti alkalmazkodóképessége fontos tényezők az elektromos meghajtású repülőgép dinamikus jellemzőinek és biztonságának meghatározásához. Az elektromos járművek, drónok és eVTOL motorok kiválasztása eltérő a különböző költségek, az alkalmazási forgatókönyvek és egyéb okok miatt [1].

(Fotó forrása: Network/Safran hivatalos weboldala)

1) Elektromos járművektöbb állandó mágnesszinkron motorok,A nagyobb hatásfokú és nagyobb nyomatékú állandó mágneses motorok jobb vezetési élményt nyújthatnak. Ugyanakkor az állandó mágneses motorok nagy teljesítménysűrűsége segíthet az elektromos járműveknek nagyobb teljesítmény elérésében azonos térfogat mellett.

(2) UAV: ​​általánosan használt kefe nélküliEgyenáramú motor.A kefe nélküli egyenáramú motor kis súlyú és zajszintű, valamint alacsony karbantartási költséggel rendelkezik, ami alkalmas a pilóta nélküli repülőgépek repülési igényeinek kielégítésére; Másodszor, a kefe nélküli egyenáramú motor sebessége nagyobb, ami alkalmas a drónok nagysebességű repülési igényeinek kielégítésére. Például a DJI kefe nélküli motorokat használ.

(3) eVTOL: A motorhatásfokkal és nyomatéksűrűséggel szemben támasztott magasabb követelmények miatt az állandó mágneses szinkronmotor nagyon ígéretes megoldás az elektromos meghajtási energiarendszerekhez, mivel az axiális fluxusú állandó mágneses motor magas radiális térkihasználási aránnyal rendelkezik, és a teljesítménysűrűség és a nyomatéksűrűség előnyökkel jár a kis hosszúság-átmérő arány esetén. A jelenlegi elektromos VTOL repülőgépek, mint például a Joby S4 és az Archer Midnight, mind állandó mágneses szinkronmotorokat alkalmaznak [1].

A következő ábra az egyállórészes, egyrotoros axiális fluxusmotor rögzített rotoros mágneses indukciós intenzitásának felhőképét mutatja.

A következő ábra az elektromos repülőgépek és az elektromos járművek motorparamétereinek összehasonlítását mutatja be.

2. eVTOL motorfejlődési trend
Az eVTOL energiarendszer fő fejlesztési trendje jelenleg a motorszerkezet és a hűtőrendszer segédsúlyának csökkentése az elektromágneses tervezési technológia, a hőkezelési technológia és a könnyűszerkezetes technológia fejlesztésével, valamint a motor teljesítménysűrűségének és a változó körülmények széles skáláján való leadott teljesítménykapacitás folyamatos javítása. A „Repülő autók és kulcsfontosságú technológiák kutatása és fejlesztése” című dokumentum szerint a repülőgép-meghajtó motorok a magasabb hőmérsékleti határértékekkel rendelkező szigetelőanyagok, a nagyobb mágneses energiasűrűségű állandó mágneses anyagok és a könnyebb szerkezeti anyagok használatával a motorház névleges teljesítménysűrűségét több mint 5 kW/kg-ra tudták növelni. A motor elektromágneses szerkezeti kialakításának javításával, például a Halbach mágneses tömb, a vasmag nélküli szerkezet, a Litz-huzalos tekercselés és egyéb technológiák alkalmazásával, valamint a motor hőelvezetési kialakításának javításával várható, hogy a motorház névleges teljesítménysűrűsége 2030-ra elérheti a 10 kW/kg-ot, 2035-re pedig meghaladja a 13 kW/kg-ot [1].

3. A tisztán elektromos és hibrid útvonalak összehasonlítása
A tisztán elektromos és a hibrid útvonalakkal összehasonlítva a jelenlegi gyártók közül a hazai eVTOL projekt főként a tisztán elektromos sémára épül, amelyet a lítium-ion akkumulátorok energiasűrűsége korlátoz, és az alacsony utaskapacitású eVTOL a tisztán elektromos hajtástechnológia legjobb leszállóhelye. Külföldön egyes gyártók előre kidolgozták a hibrid tervet, és több tesztelési és iterációs körben átvették a vezetést. Amint az a következő táblázatból látható, a hibrid séma nyilvánvalóan erősebb a tartóssági szögben, és a jövőben több alkalmazást is elérhet a közép-hosszú távú és alacsony magasságú forgalomban [1].