יסודות טכניים של מנוע Evtol

1. מאפיינים טכניים שלמנוע Evtol

In חשמלי מופץהנעה, מנועים מניעים מדחפים או מאווררים מרובים על הכנפיים או גוף המטוס כדי ליצור מערכת הנעה המספקת דחף למטוס. צפיפות ההספק של המנוע משפיעה ישירות על יכולת העומס של המטוס. יכולת תפוקת החשמל, האמינות ויכולת ההסתגלות הסביבתית של המנוע הם גורמים חשובים לקביעת המאפיינים הדינמיים והבטיחות של המטוס המונע החשמלי. בחירת כלי רכב חשמליים, מל"טים ומנועי EVTOL שונה בגלל עלויות שונות, תרחישי יישומים וסיבות אחרות [1].

(מקור צילום: אתר רשמי של רשת/ספראן)

1) כלי רכב חשמליים: מגנט קבוע יותרמנועים סינכרוניים,מנועי מגנט קבועים בעלי יעילות גבוהה יותר ומומנט גבוה יותר יכולים לספק חווית נהיגה טובה יותר. במקביל, צפיפות ההספק הגבוהה של מנועי מגנט קבועים יכולה לעזור גם לרכבים חשמליים להשיג הספק גבוה יותר באותו נפח.

(2) מל"ט: ללא מברשות נפוצותמנוע DC.למנוע DC ללא מברשות משקל ורעש נמוך, ועלות התחזוקה נמוכה, המתאימה לדרישות הטיסה של מל"טים; שנית, המהירות של מנוע DC ללא מברשות גבוהה יותר, המתאימה לצרכי הטיסה המהירים של מל"טים. לדוגמה, DJI משתמש במנועים ללא מברשות.

(3) EVTOL: דרישות גבוהות יותר ליעילות המנוע וצפיפות המומנט, המנוע הסינכרוני המגנט הקבוע הוא פיתרון מבטיח מאוד למערכת כוח הנעה חשמלית, מכיוון שלמנוע המגנט הקבוע של השטף הצירי יש קצב ניצול גבוה של שטח רדיאלי, ולצפיפות ההספק וצפיפות המומנט יש יתרונות במקרה של יחס קוטר קטן. מטוסי VTOL חשמליים נוכחיים, כמו Joby S4 ו- Archer Midnight, כולם מאמצים מנועים סינכרוניים מגנטיים קבועים [1].

האיור הבא מציג את תמונת הענן של עוצמת האינדוקציה המגנטית של הרוטור הקבוע של מנוע שטף צירי חד-סטור יחיד

הנתון הבא הוא השוואה בין מטוסים חשמליים ופרמטרים של מנוע רכב חשמלי

2. מגמת פיתוח מוטורי
נכון לעכשיו, מגמת הפיתוח העיקרית של מערכת הכוח EVTOL היא להפחית את משקל המבנה המוטורי ואת משקל העזר של מערכת הקירור על ידי שיפור טכנולוגיית התכנון האלקטרומגנטי, טכנולוגיית ניהול תרמית וטכנולוגיית קלה, ושיפור כל הזמן את צפיפות הכוח של המנוע ויכולת תפוקת החשמל של טווח רחב של תנאים משתנים. על פי "מחקר ופיתוח של מכוניות מעופפות וטכנולוגיות מפתח", מנוע הנעת התעופה הצליח להפוך את צפיפות הכוח המדורגת של הגוף המנוע יותר מ- 5 קילוואט/ק"ג באמצעות חומרי בידוד עם גבולות טמפרטורה גבוהים יותר, חומרי מגנט קבועים עם צפיפות אנרגיה מגנטית גבוהה יותר וחומרים מבניים בהירים יותר. על ידי שיפור תכנון המבנה האלקטרומגנטי של המנוע, כמו שימוש במערך מגנטי Halbach, ללא מבנה ליבת ברזל, פיתול תיל ליטס וטכנולוגיות אחרות, כמו גם שיפור תכנון פיזור החום של המנוע, צפוי כי צפיפות הכוח המדורגת של גוף המנוע יכול להגיע ל -10 ק"ג/ק"ג בשנת 2030, והכוח המדורג יעלה ב -18 ק"ג.

3. השוואה בין מסלולים חשמליים והיברידיים טהורים
בהשוואה למסלול החשמלי הטהור ולמסלול ההיברידי, מהבחירה הנוכחית של היצרנים הרלוונטיים, פרויקט Evtol המקומי מבוסס בעיקר על התוכנית החשמלית הטהורה, מוגבלת על ידי צפיפות האנרגיה של סוללות ליתיום-יון, ויכולת הנוסעים הנמוכה היא סצנת הנחיתה הטובה ביותר של טכנולוגיית ההצעה החשמלית הטהורה. מעבר לים, חלק מהיצרנים פרשו את התוכנית ההיברידית מראש, ולקחו את ההובלה בסבבי בדיקות ואיטרציה מרובים. כפי שניתן לראות מהטבלה הבאה, התוכנית ההיברידית היא כמובן חזקה יותר בזווית הסיבולת, ויכולה להשיג יותר יישומים בתרחיש של מרחק אמצעי ותעבורת גובה נמוך בעתיד [1].