1. Technické charakteristikymotor eVTOL
In distribuované elektrickéPohonné motory poháňajú viacero vrtúľ alebo ventilátorov na krídlach alebo trupe, čím vytvárajú pohonný systém, ktorý zabezpečuje ťah lietadla. Hustota výkonu motora priamo ovplyvňuje nosnosť lietadla. Výstupný výkon, spoľahlivosť a prispôsobivosť motora prostrediu sú dôležitými faktormi určujúcimi dynamické vlastnosti a bezpečnosť lietadla s elektrickým pohonom. Výber elektrických vozidiel, dronov a motorov eVTOL sa líši z dôvodu rôznych nákladov, scenárov použitia a iných dôvodov [1].
(Zdroj fotografie: Oficiálna webová stránka Network/Safran)
1) Elektrické vozidlá: permanentnejší magnetsynchrónne motory,Motory s permanentnými magnetmi s vyššou účinnosťou a vyšším krútiacim momentom môžu poskytnúť lepší zážitok z jazdy. Zároveň vysoká hustota výkonu motorov s permanentnými magnetmi môže pomôcť aj elektrickým vozidlám dosiahnuť vyšší výkon pri rovnakom objeme.
(2) UAV: bežne používané bezkartáčovéJednosmerný motor.Bezkartáčový jednosmerný motor má nízku hmotnosť a hlučnosť a nízke náklady na údržbu, čo je vhodné pre letové požiadavky UAV; Po druhé, rýchlosť bezkartáčového jednosmerného motora je vyššia, čo je vhodné pre vysokorýchlostné letové potreby dronov. Napríklad DJI používa bezkartáčové motory.
(3) eVTOL: Vyššie požiadavky na účinnosť motora a hustotu krútiaceho momentu, synchrónny motor s permanentnými magnetmi je veľmi sľubným riešením pre elektrický pohonný systém, pretože motor s axiálnym tokom a permanentnými magnetmi má vysokú mieru využitia radiálneho priestoru a hustota výkonu a hustota krútiaceho momentu majú výhody v prípade malého pomeru dĺžky a priemeru. Súčasné elektrické lietadlá VTOL, ako napríklad Joby S4 a Archer Midnight, používajú synchrónne motory s permanentnými magnetmi [1].
Nasledujúci obrázok zobrazuje oblačnosť intenzity magnetickej indukcie pevného rotora axiálneho magnetického motora s jedným statorom a jedným rotorom.
Nasledujúci obrázok porovnáva parametre motora elektrického lietadla a elektrického vozidla
2. Trend vývoja motorov eVTOL
V súčasnosti je hlavným trendom vývoja energetických systémov eVTOL zníženie hmotnosti konštrukcie motora a pomocnej hmotnosti chladiaceho systému zlepšením technológie elektromagnetického dizajnu, technológie tepelného manažmentu a technológie odľahčenia a neustále zlepšovanie hustoty výkonu motora a výstupnej kapacity výkonu v širokom rozsahu premenlivých podmienok. Podľa „Výskumu a vývoja lietajúcich automobilov a kľúčových technológií“ bol letecký pohonný motor schopný dosiahnuť menovitú hustotu výkonu tela motora viac ako 5 kW/kg použitím izolačných materiálov s vyššími teplotnými limitmi, materiálov s permanentnými magnetmi s vyššou hustotou magnetickej energie a ľahších konštrukčných materiálov. Zlepšením konštrukcie elektromagnetickej štruktúry motora, ako je použitie Halbachovho magnetického poľa, konštrukcie bez železného jadra, vinutia Litzovho drôtu a ďalších technológií, ako aj zlepšením konštrukcie odvodu tepla motora sa očakáva, že menovitá hustota výkonu tela motora dosiahne v roku 2030 10 kW/kg a v roku 2035 prekročí 13 kW/kg [1].
3. Porovnanie čisto elektrických a hybridných trás
V porovnaní s čisto elektrickou a hybridnou trasou, zo súčasného výberu relevantných výrobcov, je domáci projekt eVTOL založený hlavne na čisto elektrickej schéme, obmedzenej energetickou hustotou lítium-iónových batérií, a eVTOL s nízkou kapacitou cestujúcich je najlepším miestom pristátia pre čisto elektrickú pohonnú technológiu. V zahraničí niektorí výrobcovia vopred naplánovali hybridný plán a prevzali vedenie vo viacerých kolách testovania a iterácií. Ako je vidieť z nasledujúcej tabuľky, hybridná schéma je zjavne silnejšia v uhle vytrvalosti a v budúcnosti môže dosiahnuť viacero aplikácií v scenári stredne dlhých a nízkych nadmorských výšok [1].
Čas uverejnenia: 27. februára 2025