УДК 621.313

История разработки и устройство электрического самолета

Казьмин Никита Александрович – студент Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: Эта статья освещает историю создания и эксплуатации электрического самолета, проводя анализ с учетом аспектов электротехники, экономики и экологии. На основе анализа были определены преимущества, недостатки и ограничения полностью электрического самолета.

Ключевые слова: полностью электрический самолет, электрический двигатель, преимущества, недостатки, ограничения.

Eviation Aircraft Alice — это одно из самых инновационных воздушных судов, представляющее собой полностью электрический самолет. Проект Alice является значимым шагом в направлении минимизации использования систем, требующих неэлектрической энергии, а также в увеличении мощности бортовых систем электроснабжения. Это обеспечивает не только экономические выгоды за счёт снижения эксплуатационных расходов, но также содействует уменьшению вредных выбросов и общему снижению воздействия авиации на окружающую среду.

Проект Eviation Aircraft Alice основан на передовых технологиях в области электропривода и литий-ионных батарей, позволяющих обеспечить длительные полёты на электроэнергии. Это воздушное судно может стать примером для будущих разработок в области электрической авиации, и его успех может стимулировать дальнейшие инвестиции и исследования в этом направлении.

История разработки самолета Eviation Alice началась в начале 2010-х годов. Eviation Aircraft, израильская компания, специализирующаяся на разработке электрических самолетов, объявила о своем амбициозном проекте создания полностью электрического пассажирского самолета. Главной целью было создание легкого, малозагруженного самолета с электрическим приводом, который мог бы предложить эффективное и экологически чистое воздушное путешествие.

Процесс разработки самолета Eviation Alice включал в себя интенсивную работу по инженерным и техническим аспектам, включая разработку электрических систем, аэродинамических тестов, создание композитных материалов для обтекателей и конструкции фюзеляжа, а также работу над авионикой и системами управления.

Ключевым моментом в истории разработки Alice стала презентация прототипа на выставке Paris Air Show в 2019 году. Этот прототип был первым публичным показом концепции самолета и вызвал большой интерес в авиационной отрасли.

Одним из ключевых аспектов разработки было внимание к безопасности и эффективности самолета. Eviation стремилась к созданию самолета, который не только будет современным в техническом плане, но и отвечал всем требованиям безопасности и нормам экологической устойчивости.

В настоящее время Eviation Aircraft Alice продолжает находиться в процессе доработки. Однако, 27 сентября 2022 года самолет успешно выполнил свой первый тестовый полет. Судно Alice, способное вместить 9 пассажиров, продемонстрировало способность провести в воздухе до 8 минут. Глава компании, Грегори Дэвис, выразил намерение внедрить этот самолет в эксплуатацию в качестве первого электрического воздушного судна для малых авиалиний. Во время испытательного полета самолет достиг скорости 275 км/ч. По планам разработчиков, к предполагаемому началу эксплуатации в 2027 году, они планируют уменьшить вес аккумуляторов, увеличить энергетическую емкость батарей и увеличить длительность полета до 1-2 часов, а также расширить дальность полета до 270-460 км.

Eviation Aircraft Alice состоит из нескольких основных компонентов:

  1. Фюзеляж - основная структурная часть самолета, в которой размещаются пассажиры, грузы и системы управления. Фюзеляж обычно изготавливается из композитных материалов для обеспечения прочности и легкости;
  2. Крыло - ответственное за создание подъемной силы и управление полетом. В случае Eviation Aircraft Alice крыло также может содержать встроенные электромоторы и пропеллеры для электрической тяги;
  3. Электрическая система - одна из ключевых частей самолета Alice. Включает в себя электродвигатели, батареи и системы управления, обеспечивающие электрическую тягу и функционирование различных систем самолета;
  4. Кабина пассажиров - пространство, где размещаются пассажиры во время полета. В Eviation Aircraft Alice кабина может быть спроектирована для размещения определенного количества пассажиров в зависимости от конфигурации салона;
  5. Авионика - системы навигации, коммуникации и управления, необходимые для безопасного и эффективного управления самолетом;
  6. Ландшафтное оборудование - включает в себя шасси и другие системы, необходимые для взлета, посадки и маневрирования на земле;
  7. Системы безопасности - включают в себя системы аварийного предупреждения, пожаротушения и другие меры, обеспечивающие безопасность полета.

Эти компоненты совместно обеспечивают функциональность и производительность Eviation Aircraft Alice, делая его готовым к использованию в качестве электрического самолета для пассажирских перевозок.

Основой полностью электрической системы лежит батарея или другой источник электропитания, который является единственным источником энергии для силовой установки. Только эта система обеспечивает практически нулевые выбросы во время полета и работает значительно более тихо, чем другие виды двигателей, что способствует снижению авиационного шума.

Турбоэлектрический двигатель использует топливо в качестве основного источника энергии, которое затем преобразуется в электрическую энергию для работы двигателя. Эта конфигурация имеет сравнительно низкую эффективность из-за потерь энергии при преобразовании, однако она позволяет реализовать новые концепции, такие как силовая установка с распределенной тягой.

Гибридный электрический двигатель использует более одного типа источников энергии, чаще всего комбинируя топливный источник с батарейным. Однако эти два концепта не применимы для полностью электрического самолета. В дальнейшем при исследовании мы будем рассматривать только полностью электрический тип силовой установки.

Воздушное судно Eviation Aircraft Alice использует электрический двигатель. Подобные электрические двигатели обычно работают на основе электромоторов, которые преобразуют электрическую энергию из батарей в механическую энергию для приведения вращающихся винтов или пропеллеров. Электромоторы обеспечивают высокую эффективность и низкий уровень шума по сравнению с традиционными авиационными двигателями внутреннего сгорания.

Преимущества электрических пропульсионных систем включают в себя более низкие эксплуатационные расходы за счёт меньшего количества движущихся частей, более низкий уровень вредных выбросов, а также возможность использования возобновляемых источников энергии для зарядки батарей, что способствует снижению воздействия на окружающую среду.

Eviation Aircraft Alice, будучи полностью электрическим самолетом, исключительно полагается на электрический двигатель для своего движения, что делает его примером передовой технологии в области электрической авиации.

Структура работы силовой установки полностью электрического устройства представляет собой следующее:

1

Рисунок 1. Электрическая силовая установка.

Eviation Aircraft Alice, как полностью электрический самолет, имеет ряд преимуществ и недостатков.

Преимущества:

  1. Экологическая эффективность: Использование электрической энергии вместо топлива снижает выбросы вредных веществ, что делает Alice более экологически чистым воздушным судном.
  2. Экономическая эффективность: Электрический привод имеет потенциал снизить операционные расходы благодаря более низким затратам на энергию и более дешевому обслуживанию.
  3. Устойчивость к будущим тенденциям: Alice представляет собой инновационное решение, которое соответствует ожидаемым требованиям к снижению выбросов углекислого газа и других загрязняющих веществ в воздухе.
  4. Технологическое совершенство: Использование передовых технологий в области электропривода и батарейных систем делает Alice важным примером развития в области электрической авиации.

Недостатки:

  1. Дальность полета: Одним из основных ограничений электрических самолетов является ограниченная дальность полета из-за ограниченной энергетической плотности батарей.
  2. Инфраструктура зарядки: Необходимость в развитой инфраструктуре зарядных станций для электрических самолетов может ограничивать доступность Alice в некоторых регионах.
  3. Время зарядки: Время, требуемое для зарядки батарей, может быть длительным по сравнению с заправкой топлива у самолетов с внутренним сгоранием.
  4. Вес батарей: Батарейные системы обычно имеют большой вес, что может сказываться на полезной нагрузке и характеристиках самолета.

Хотя Eviation Aircraft Alice представляет собой значимый шаг в развитии электрической авиации, у него все еще есть некоторые ограничения, которые нужно учитывать при его использовании и дальнейшем развитии.

Ограничения:

  1. Дальность полета: В настоящее время одним из основных ограничений электрических самолетов является ограниченная дальность полета из-за ограниченной емкости батарей. Это делает Eviation Aircraft Alice более подходящим для коротких или средних дистанций.
  2. Инфраструктура зарядки: Существующая инфраструктура зарядных станций для электрических самолетов может быть недостаточно развита, что может создавать проблемы с зарядкой и обслуживанием таких воздушных судов.
  3. Вес и габариты батарей: Батареи, необходимые для питания электрических двигателей, могут быть тяжелыми и занимать много места, что может ограничивать полезную нагрузку и конструкцию самолета.

Несмотря на эти ограничения, Eviation Aircraft Alice представляет собой значимый шаг в направлении развития электрической авиации и может иметь большой потенциал в будущем, особенно с учетом продолжающегося технологического прогресса в области энергоэффективности и хранения энергии.

Список литературы

  1. Электросамолёт// Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электросамолёт (дата обращения: 25.03.2024).
  2. Eviation// Eviation URL: https://www.eviation.com (дата обращения: 25.03.2024).
  3. Электросамолёт // carakoom URL: https://carakoom.com/blog/elektricheskij-samolet-eviation-alice-sovershil-svoj-pervyj-polet (дата обращения: 25.03.2024).

Интересная статья? Поделись ей с другими: