jeśli jest jedna ważna rzecz, która hamuje elektryczną rewolucję w świecie lotnictwa, to magazynowanie energii. Ale jest mnóstwo bardzo mądrych ludzi, którzy zastanawiają się, jak zwiększyć gęstość energii baterii, i kolejna rosnąca frakcja, która pracuje nad tym, aby dalekiego zasięgu, szybko tankujące elektrownie wodorowo-paliwowe stały się standardem dla przyszłych lotów.

tak czy inaczej, to się stanie w nadchodzących dziesięcioleciach, a jedna nowa firma z Minneapolis zwraca uwagę na inny krytyczny element układu napędowego. Technologie H3X pękają z bramy dzięki zintegrowanej konstrukcji silnika elektrycznego, który mówi, że może dostarczać taką samą trwałą moc, jak jedne z najlepszych silników na rynku przy jednej trzeciej lub mniejszej całkowitej masie.

Waga, oczywiście, to wielka sprawa w lotnictwie – i to jest podwójne dla samolotów elektrycznych. Każdy funt przenoszony w niebo oznacza Funt mniej ładunku, który możesz unieść, zmniejszenie zasięgu, jaki uzyskasz z baterii lub zbiornika wodoru, a ostatecznie utratę pieniędzy dla właściciela.

z małymi i średnimi samolotami elektrycznymi, które zaczynają wchodzić do usług komercyjnych, a długo obiecany wzrost segmentu evtol air Taxi zawsze tuż za rogiem, H3X widzi duże możliwości dla potwora oszczędzającego masę, takiego jak jego silnik HPDM-250.

pierwsza wersja będzie ważyć 15 kg (33 lb) i wytwarzać 200 kW mocy ciągłej, osiągając maksymalną moc do 250 kW. To 13,3 kilowatów na kilogram, niezwykła gęstość mocy. Dla porównania, silnik Magnax axial flux, który omówiliśmy w 2018 roku, ma 15 kW/kg-ale to jest moc Szczytowa; jego ciągła gęstość mocy wynosi raczej 7,5 kW/kg.

i to samo w sobie jest absolutnie wyjątkowe. Silnik użyty w pierwszym na świecie komercyjnym locie elektrycznym w zeszłym roku przez Harbour Air był Magnix Magni500-tak, istnieją konkurencyjne firmy zajmujące się silnikami elektrycznymi o nazwie Magnix i Magnax – a gęstość mocy tego urządzenia to raczej 4,2 kW/kg.

Co więcej, żaden z powyższych silników nie ma wbudowanego falownika, więc istnieje pewna dodatkowa waga, którą musisz unieść – 12 kg (33 lb) W przypadku układu napędowego Magnix. Konstrukcja H3X ma inwerter zintegrowany z sześciokątnym korpusem pryzmatu.

najwyższa sprawność silnika wynosi 20 000 obr. / min, co jest znacznie szybsze niż w przypadku śmigła, więc H3X może go również wyposażyć w zintegrowaną planetarną skrzynię biegów o stosunku redukcji 4:1, co wiąże się z kosztem masy zaledwie trzech dodatkowych kilogramów (6,6 funta). Założyciel i dyrektor generalny H3X Jason Sylvestre mówi nam, że zespół mógł zaprojektować silnik tak, aby obracał się wolniej i wyeliminował skrzynię biegów, ale ogólna wydajność i gęstość mocy ucierpiałyby.

H3X

szczytowa łączna sprawność silnika, skrzyni biegów i falownika H3X hpdm-250 w tej konfiguracji-najbardziej prawdopodobna na pokładzie samolotu elektrycznego – wynosi 92,9 procent. To jest dość dużo na efektywność energetyczną Magni500, tylko z znacznie większą mocą wyjściową na jednostkę wagi. Jego ciągła gęstość mocy ze skrzynią biegów na pokładzie wynosi 11,1 kW / kg, wciąż daleko od konkurencji.

jak ten zespół startupowy w Minneapolis osiągnął tak niezwykły skok gęstości mocy? Sylvestre mówi nam, że to kombinacja czynników, które się sumują.

„HPDM-250 został zaprojektowany tak, aby przekraczać granice wydajności przy jednoczesnej minimalizacji masy systemu”, mówi. „Jest to produkt opatentowanych innowacji w wielu obszarach i charakteryzuje się najwyższym poziomem integracji na rynku. Obejmuje to optymalizację elektromagnesów, wytwarzanie addytywne, zaawansowane materiały i elektronikę SIC o wysokiej częstotliwości.

„dwie innowacje są warte podkreślenia – używamy jednego, synergicznego płaszcza chłodzącego, aby jednocześnie chłodzić zarówno energoelektronikę, jak i silnik. Ta integracja zmniejsza masę i objętość systemu. Cewki stojana miedzi produkowane z dodatkiem są stosowane w celu zwiększenia współczynnika wypełnienia miedzi i poprawy ciągłej gęstości prądu. Jest to nowa technologia, która może zrewolucjonizować przemysł produkcji silników, ponieważ oferuje szybszy rozwój, lepszą wydajność i większą elastyczność projektowania.”

te drukowane w 3D miedziane cewki stojana nie tylko pozwalają H3X zmieścić więcej miedzi w mniejszej przestrzeni, ale bardzo pomagają w chłodzeniu, umożliwiając HPDM-250 zbliżanie się do szczytowej mocy bez generowania niemożliwych do zarządzania ilości ciepła. Sylvestre mówi, że produkcja addytywna oznacza, że silnik ten będzie szybko prototypował, powtarzał, skalował do różnych rozmiarów i poziomów mocy oraz dostosowywał się do wymagań klienta.

H3X

sylvestre mówi nam, że mimo, że komponenty są szczelnie zapakowane w konstrukcję silnika, jego sześcioramienna powłoka zapewnia łatwy dostęp w rzadkich przypadkach, gdy musisz go otworzyć.

zastąpienie silnika o wadze około 50 kg (110 funtów) silnikiem o wadze 18 kg (40 funtów) zapewni smaczną niewielką dywidendę na jednopłatowym samolocie, ale korzyści będą skalowane, im więcej silników wykorzystasz w swoim projekcie. Sylvestre postrzega ten projekt jako oferujący dużą ładowność, koszty i zakres korzyści dla taksówek powietrznych eVTOL, które zazwyczaj używają w górę sześciu rekwizytów. Ale H3X ma swoje cele na większe cele.

„w ciągu najbliższych pięciu lat zobaczymy te evtole i małe samoloty elektryczne” – mówi Sylvestre. „Ale około 2030 roku zaczniemy dostrzegać elektryfikację dużych samolotów komercyjnych. Naprawdę tego chcesz. Samoloty wielkości Boeinga 737 odpowiadają za około 50 procent wszystkich emisji gazów cieplarnianych w sektorze lotniczym. Samolot, który wykorzystuje rozproszony napęd z wieloma silnikami o mocy 250 kW, Może 16, wzdłuż każdego skrzydła. Możesz sobie wyobrazić, że ich waga będzie się sumować, i to jest miejsce, w którym silnik taki jak nasz może zrobić ogromną różnicę.”

jak zawsze, Nadzwyczajne twierdzenia wymagają niezwykłych dowodów, więc czekamy na wysłuchanie, jak prototyp się sprawdzi.

„jesteśmy w trakcie prototypowania” – mówi Sylvestre. „Powinniśmy go testować do drugiego kwartału przyszłego roku. Jeśli chodzi o biznes, chcemy otrzymywać listy intencyjne od potencjalnych klientów i współpracować z wcześniejszymi inwestorami w celu rozszerzenia H3X. działamy bardzo w trybie stealth.”