Megavatni električni motor za revoluciju zrakoplovstva

Svi se možemo složiti da su električni zrakoplovi budućnost zračnog prometa, no za sada su ograničeni na vrlo kratke letove malim letjelicama jer najbolji električni motori mogu pružiti samo nekoliko stotina kilovata snage.

Za elektrifikaciju većih, težih aviona, poput komercijalnih zrakoplova, potrebni su motori snage od barem jednog megavata koje će pokretati hibridni ili turboelektrični pogonski sustavi.

Kako bi zadovoljio ovu potrebu, tim inženjera MIT-a sada stvara motor od 1 megavata koji bi mogao biti ključna odskočna daska prema elektrifikaciji većih zrakoplova. Tim je dizajnirao i testirao glavne komponente motora i kroz detaljne izračune pokazao da spojene komponente mogu raditi kao cjelina za generiranje jednog megavata snage, po težini i veličini konkurentnoj trenutnim malim zrakoplovnim motorima.

Za potpuno električne primjene, tim predviđa da bi motor mogao biti uparen s izvorom električne energije poput baterije ili gorive ćelije. Motor bi tada mogao pretvoriti električnu energiju u mehanički rad za pogon propelera aviona. Električni stroj bi također mogao biti uparen s tradicionalnim turbopropelerskim mlaznim motorom kako bi radio kao hibridni pogonski sustav, osiguravajući električni pogon tijekom određenih faza leta.

"Bez obzira na to što koristimo kao nositelja energije - baterije, vodik, amonijak ili održivo zrakoplovno gorivo, neovisno o svemu tome, motori megavatne klase bit će ključni pokretač ekološkog zrakoplovstva", kaže Zoltan Spakovszky, profesor aeronautike i direktor Laboratorija GTL na MIT-u, koji vodi projekt.

Spakovszky i članovi njegova tima, zajedno sa suradnicima iz industrije, predstavit će svoj rad na posebnoj sjednici Američkog instituta za aeronautiku i astronautiku – Simpozij o električnim zrakoplovnim tehnologijama (EATS), na konferenciji o zrakoplovstvu u lipnju.

Glavne komponente motora su: rotor velike brzine, obložen nizom magneta s različitim smjerom polariteta; kompaktni stator s malim gubicima koji se uklapa u rotor i sadrži zamršeni niz bakrenih namota; napredni izmjenjivač topline koji održava komponente hladnima dok prenosi okretni moment stroja; i distribuirani sustav energetske elektronike, izrađen od 30 posebno izrađenih sklopnih pločica, koje precizno mijenjaju struje koje teku kroz svaki od bakrenih namota statora, na visokoj frekvenciji.

Kao cijeli sustav, motor je dizajniran tako da su distribuirane strujne ploče blisko povezane s električnim strojem kako bi se smanjio gubitak prijenosa i omogućilo učinkovito hlađenje zrakom kroz integrirani izmjenjivač topline.

"Ovo je stroj velike brzine, a kako bi se nastavio vrtjeti dok stvara okretni moment, magnetska polja moraju putovati vrlo brzo, što možemo učiniti putem naših sklopnih ploča koje se prebacuju na visokoj frekvenciji", kaže Spakovszky.

Kako bi ublažio rizik, tim je izgradio i testirao svaku od glavnih komponenti pojedinačno i pokazao da mogu raditi kako je projektirano i u uvjetima koji premašuju normalne operativne zahtjeve. Istraživači planiraju sastaviti prvi potpuno ispravan električni motor i početi ga testirati na jesen.

Nakon što tim MIT-a uspije demonstrirati električni motor u cjelini, kažu da bi dizajn mogao pokretati regionalne zrakoplove i također bi mogao biti pratilac konvencionalnih mlaznih motora, kako bi se omogućili hibridno-električni pogonski sustavi. Tim također predviđa da bi više motora od jednog megavata moglo pokretati više propelera raspoređenih duž krila na budućim konfiguracijama zrakoplova. Gledajući unaprijed, temelji dizajna električnog stroja od jednog megavata mogli bi se potencijalno proširiti na motore od više megavata, za pogon većih putničkih zrakoplova.