Электродвигател на суперпроводниках обещает КПД в 99% и удельную мощность, с которой не сравнится ни одно нынешнее решение. Создатели уже назвали дату тестовых испытаний.
Сверхпроводящий электродвигатель для авиации называется ASuMED (Advanced Superconducting Motor Experimental Demonstrator), создают его под руководством немецкой электрокомпании Oswald Elektromotoren. Инициаторы исследования получили европейский грант по программе Horizons 2020 в 2017 году, и сейчас к тестам почти все готово. Названа дата испытаний — февраль 2020 года. О сути проекта и прогрессе рассказывает Aviation Weekly.
Миллиардер Илон Маск уверен, что даже без сверхпроводников три четверти пути к триумфу электросамолетов уже пройдено. Например, такая схема впервые позволит разделить производство и приложение энергии, что откроет дорогу для невиданных дизайнерских решений.
Главная проблема — недостаточная плотность хранения энергии в аккумуляторах. Но как раз в этой области электродвигателю на сверхпроводниках нет равных: отсутствие потерь означает расчетный КПД 99,9% при тепловых потерях не более 1%. Тестовый двигатель весом 50 кг будет вырабатывать 1МВт мощности, что дает удельную мощность в 20 кВт на килограмм.
Это открывает дорогу к установке электродвигателей на магистральные лайнеры, а не только на легкие самолеты, как это происходит сейчас в рамках скромных пилотных проектов.
Инженер Oswald Ева Берберич говорит, что 1МВт — это лишь демонстрация, и для большого самолета, конечно, и двигатели нужны мощнее. Однако она уверена, что в случае успеха ASuMED ту же технологию можно масштабировать минимум в десять раз.
Oswald обсуждает возможности применения двигателя с Airbus, производителем турбовинтовых двигателей Rolls-Royce, а также Siemens — европейским лидером в создании электросамолетов.
Как это работает
ASuMED — это синхронный двигатель, в котором крутящий момент создается за счет взаимодействия магнитных полей в роторе и статоре. В роторе размещены сверхпроводящие цепи, которые создают более мощное магнитное поле, чем современные постоянные магниты из редкоземельных металлов. В статоре — сверхпроводящие катушки.
Главная проблема на нынешнем этапе — охлаждение, рассказывает Берберич. Сверхпроводники хотя и называются «выскотемпературными», но на деле для появления сверхпроводимости их надо охладить до -250 градусов Цельсия. Статор ASuMED охлаждается жидким водородом. Ротор, выделяющий 150 Вт тепла, — за счет испарения гелия.
К февралю 2020 года предстоит решить немало технических сложностей: стабилизировать намагниченность сверхпроводящих элементов, испытать отказоустойчивую систему питания.
В случае успеха авиаторы получат в свое распоряжение не только очень эффективную, но и очень гибкую систему, указывает Берберич: «Если размещать двигатели под крылом, как сейчас, конструкция потребует нескольких больших двигателей. Для распределенной тяги потребуется больше двигателей, но поменьше размером. Разработчики сами скажут нам, что требуется».
Читайте по теме. Электросамолеты начнут вытеснять обычные через 5 лет – Маск
