Британська компанія Helix представила революційну конструкцію літака, яка дає змогу зменшити споживання палива на 90% на коротких маршрутах. Гібридна електрична силова установка з легкими двигунами високої щільності та канальними вентиляторами дозволяє скоротити витрати палива.
Helix, британська фірма, яка спеціалізується на виробництві електродвигунів, презентувала новий проєкт, що зменшить витрати палива на дуже коротких маршрутах на 90%. У своєму останньому офіційному документі «Нова архітектура для авіації» компанія описує триступеневий підхід до модернізації регіональних і приватних літаків із використанням існуючих технологій.
Запропонована система поєднує гібридну електричну схему, легкі двигуни високої щільності та вентиляторну тягу, що дає змогу скоротити витрати палива до 23,8 кг кілограмів на рейс. Орієнтована на польоти на відстань до 465 кілометрів, які складають приблизно чверть світового повітряного руху, ця архітектура пропонує безпосередній шлях до зменшення викидів і підвищення ефективності.
Витрати на паливо складають майже 30% операційних витрат авіакомпаній, а для операторів коротких маршрутів цей показник є ще вищим. Оскільки законодавство стимулює галузь переходити на використання сталого авіаційного палива, яке, за прогнозами, у довгостроковій перспективі збереже цінову премію порівняно зі звичайним паливом, ці витрати в найближчі роки істотно зростуть.
Рейси на відстань до 500 кілометрів становлять понад 26% світового авіаційного трафіку і є швидкозростаючим сегментом ринку, який, за оцінками, досягне $115 мільярдів до 2035 року. Проте ці маршрути мають високі фіксовані витрати та значні витрати палива на кілометр.
За думкою Helix, хоча електрифікація є перспективним шляхом до скорочення викидів, повністю електричні літаки поки що обмежені через низьку щільність енергії батарей. Модель електричного літака вагою в 8500 кілограмів із комерційно доступними батареями ємністю 205 ват-годин на кілограм може забезпечити дальність польоту лише близько 263 кілометрів.
Компанія пропонує реалістичніше рішення: послідовну гібридизацію. Замінюючи частину батарей на компактний генератор і рідке паливо, літак досягає дальності польоту до 465 кілометрів, витрачаючи при цьому лише 59,5 кілограмів палива, що на 74,3% менше, ніж у звичайних літаків. Такий дизайн дозволяє літаку працювати лише на електриці під час критичних фаз польоту, таких як зліт і посадка, а в польоті підзаряджати паливні батареї.
За словами представників Helix, цей результат є значним проривом у розвитку економічної авіації з низьким рівнем викидів на коротких відстанях, яка використовує наявні сьогодні технології. Зменшення ваги силової установки є ключовим фактором для подальшого зниження витрат палива в гібридно-електричних літаках. Заміна базового двигуна MagniX650 (вагою 205 кілограмів на один двигун) на легший Helix SPX417-200 забезпечує суттєву економію.
Двигун Helix видає 568 кВт безперервної потужності, важачи при цьому лише 90 кілограмів, а разом із легшим інвертором повний комплект електричної силової установки важить всього 124 кілограми, що дозволяє зекономити 162 кілограми на обох двигунах. Це зменшення ваги дозволяє отримати додатково 36,7 кВт-години енергії від акумулятора, знизивши витрати палива на одинадцять цілих 11,1% – з 59,5 кілограмів до 52,9 кілограма.
Додаткові вигоди виникають завдяки застосуванню мотор-редукторної конфігурації, яка скорочує масу EPU на 222 кілограмів і забезпечує збільшення запасу енергії від батареї на 45,5 кВт-годин. Таким чином, витрата пального знижується до 50,2 кілограма – загалом на 15,7%. Літак використовує лише 21,7% палива, необхідного для звичайного літака. Така оптимізація силової установки, реалізована завдяки прогресивним легким двигунам і системам передачі, істотно підвищує ефективність польоту, зберігаючи переваги гібридно-електричної архітектури.
Остаточне підвищення паливної ефективності забезпечується переходом на силову установку з канальним вентилятором. На відміну від відкритих пропелерів, канальні вентилятори розташовують лопаті всередині циліндричного корпусу, що знижує втрати на кінчику і підвищує ефективність статичної тяги. Такий дизайн дозволяє створювати ту саму тягу, споживаючи на 25% менше потужності валу двигуна.
Хоча додаткова вага мотогондоли зростає на 91,2 кілограма і зростає аеродинамічний опір, що трохи зменшує оптимальну крейсерську швидкість із 81 м/с до 77 м/с, ефективність зростає суттєво.
Поєднання двигуна з високою енергощільністю та редукторної передачі дозволяє отримати додаткові 33,2 кВт-години енергії від батареї і значно зменшити необхідну кількість палива для польоту. Така конфігурація покращує перетворення енергії та одночасно знижує рівень шуму і ймовірність пошкодження лопатей – фактори, які мають велике значення для регіональних аеропортів, чутливих до шумового забруднення.
Helix заявляє про 60% скорочення споживання палива порівняно з базовим гібридом і лише 10,3% відсотка порівняно зі звичайним літаком на маршруті довжиною у 465 кілометрів, що є значним проривом у розвитку екологічно чистої авіації.
Джерело: interestingengineering
