Se há uma coisa importante que está retendo uma revolução elétrica no mundo da aviação, é o armazenamento de energia. Mas há uma tonelada de pessoas muito inteligentes batendo para longe do problema de como aumentar a densidade de energia das baterias, e outra facção crescente trabalhando para fazer de longo alcance, alimentando rápido hidrogênio-células powertrains o padrão para o voo futuro.de qualquer forma, vai acontecer nas próximas décadas, e uma nova empresa de Minneapolis está voltando sua atenção para o outro elemento crítico do sistema de propulsão. A H3X Technologies está saindo da porta com um projeto integrado de motor elétrico que diz que pode fornecer a mesma potência sustentada que alguns dos melhores motores do mercado em um terço ou menos do peso total.

peso, é claro, é uma grande coisa na aviação-e isso vale o dobro para aeronaves elétricas. Cada libra transportada skyward representa uma libra menos carga útil que você pode carregar, uma redução no alcance que você vai obter a partir de sua bateria ou tanque de hidrogênio, e, em última análise, uma perda de dinheiro para o proprietário.

com aviões pequenos a médios elétricos começando a entrar em Serviço Comercial, e a ascensão há muito prometida do segmento de táxi aéreo eVTOL para sempre ao virar da esquina, H3X vê grandes oportunidades pela frente para um economizador de peso monstro como seu motor HPDM-250.

A primeira versão vai pesar 15 kg (33 lb) e fazer 200 kW de potência contínua, atingindo o pico de até 250 kW. São 13,3 quilowatts contínuos por quilograma, uma densidade de energia extraordinária. Para comparação, o motor de fluxo axial Magnax que cobrimos em 2018 possui 15 kW/kg – mas isso é potência de pico; sua densidade de potência contínua é mais como 7,5 kW/kg.

E isso em si é absolutamente excepcional. O motor usado no primeiro voo comercial de aeronaves elétricas do mundo no ano passado pela Harbour Air foi um Magnix Magni500 – sim, há empresas de motores elétricos concorrentes chamados Magnix e Magnax – e a densidade de energia dessa coisa é mais como 4,2 kW/kg.

além disso, nenhum dos motores acima tem um inversor incorporado, então há algum peso extra que você tem que carregar – 12 kg (33 lb) no caso do sistema de acionamento Magnix. O projeto H3X tem seu inversor integrado em seu corpo de prisma hexagonal.

A maior eficiência do motor é de 20.000 rpm, o que é muito mais rápido do que você girar uma hélice, então H3X também pode encaixá-lo com uma caixa de velocidades planetária integrada com uma razão de redução de 4:1, incurando um custo de peso de apenas três quilos adicionais (6.6 lb). O fundador e CEO da H3X, Jason Sylvestre, disse-nos que a equipa podia ter desenhado o motor para rodar mais devagar e eliminar a caixa de velocidades, mas a eficiência e a densidade de energia teriam sofrido.

H3X

O H3X HPDM-250 pico combinado eficiência entre o motor, caixa de velocidades e do inversor nesta configuração – o mais susceptível a ser usado a bordo de um elétrico de aeronaves – é 92,9 por cento. Isso é praticamente uma explosão na eficiência energética do Magni500, apenas com uma potência muito maior por unidade de peso. Sua densidade de potência contínua com a caixa de velocidades a bordo é de 11,1 kW / kg, Ainda bem longe da competição. como é que esta equipa de inicialização de Minneapolis conseguiu um salto tão notável na densidade de potência? O Sylvestre disse-nos que é uma combinação de factores.

“O HPDM-250 foi projetado para empurrar os limites de desempenho, minimizando a massa do sistema”, diz ele. “É produto de patente pendente de inovação em várias áreas e apresenta o mais alto nível de integração no mercado. Isto inclui otimização eletromagnética, fabricação de aditivos, materiais avançados e eletrônica de alta frequência SiC power.”vale a pena destacar duas inovações: usamos um casaco de refrigeração sinérgico para arrefecer simultaneamente a electrónica de potência e o motor. Esta integração reduz a massa e o volume do sistema. Aditive manufactured copper stator coils are used to increase copper fill factor and improve continuous current density capability. Esta é uma nova tecnologia que tem o potencial de revolucionar a indústria de fabricação de motores, uma vez que oferece um desenvolvimento mais rápido, melhor desempenho e maior flexibilidade de design.”

essas bobinas de estatores de cobre impressas em 3D não só permitem que H3X encaixe mais cobre em um espaço menor, eles ajudam muito com o resfriamento, permitindo que o HPDM-250 para correr mais perto de sua potência de pico, sem gerar quantidades incontroláveis de calor. E Sylvestre diz que a fabricação de aditivos significa que este motor será rápido para protótipo, iteração, escala para diferentes tamanhos e níveis de energia, e ajustar-se às necessidades dos clientes.

H3X

Silvestre diz-nos que, apesar de os componentes são hermeticamente embalados no projeto do motor, dos seus seis capa shell faz para fácil acesso nas raras ocasiões em que você vai precisar para abrir. a substituição de um motor de cerca de 50 kg (110-lb) por um motor de 18 kg (40-lb) irá entregar um pequeno dividendo de peso saboroso em um único avião, mas os benefícios irão aumentar os motores que o seu design usa. Sylvestre vê este projeto como oferecendo grandes vantagens de carga útil, custo e alcance para os táxis aéreos eVTOL que normalmente usam mais de seis adereços. Mas a H3X tem a mira em alvos maiores. “nos próximos cinco anos, vamos ver esses eVTOLs e pequenos aviões elétricos”, diz Sylvestre. “Mas por volta de 2030, começaremos a ver electrificação de grandes aviões comerciais. É mesmo isso que queres perseguir. Aeronaves do tamanho de um Boeing 737, essas representam cerca de 50 por cento de todas as emissões de gases de efeito estufa no setor de aeronaves. Uma aeronave que usa propulsão distribuída com múltiplos motores de 250 kW, talvez 16 ou mais, ao longo de cada asa. Você pode imaginar o peso desses fará sentido, e é aí que um motor como o nosso Pode fazer uma grande diferença.”

Como sempre, afirmações extraordinárias requerem provas extraordinárias, por isso estamos ansiosos para ouvir como o protótipo funciona.

“estamos no processo de prototipagem agora”, diz Sylvestre. “Devíamos testá-lo no segundo trimestre do próximo ano. Em termos de negócio, estamos procurando obter cartas de intenções de potenciais clientes, e parceria com os primeiros investidores para expandir a H3X. temos operado muito em modo furtivo.”

Um para ficar de olho.