Не так давно мы разбирались с перспективами чистокровных электролётов в авиаиндустрии. Выводы оказались неутешительными. Как и в случае электрокаров, весь прогресс лимитируется все еще малой емкостью аккумуляторных батарей. Если для электромобиля еще можно применить определение "городской", то для самолетов нужен простор и дистанции хотя бы в несколько сотен километров. При этом энергозатраты у воздушного транспорта куда более большие, да и масса аккумуляторов не позволяет их взять с собой в достаточном количестве.
Суть гибридных силовых установок
Согласно нынешним представлениям - гибридные двигатели это двигатели, использующие два и более различных источников энергии. Примеры из автоиндустрии показали, что бензоэлектрические силовые установки это совсем не бензиновые с дополнительной электропрокладкой между двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и колесами (последовательная схема). Самые первые представления о гибридах именно к этому и сводились. Казалось, что какая разница, если все равно сжигается бензин? Дополнительные преобразования из механической энергии в электрическую и потом обратно в механическую способны все только усложнить.
Однако, не все так однозначно. Начнем с того, что в этой цепочке есть место для накопления энергии - аккумулятор. Первое полезное свойство гибридных двигателей - отсутствие потерь топлива в пробках. Даже светофорное регулирование в городе не приводит к лишним потерям. При самой простой схеме гибрида - последовательной городской режим эксплуатации будет выигрышным по сравнению с бензиновыми двигателями. Добавим к этому режим рекуперации при торможении и получаем еще один плюс.
Дополнительные плюсы появляются при параллельной (и последовательно-параллельной) схеме гибридных силовых установок.
В таком варианте у бензинового и электрического двигателей имеются собственные приводы на колеса с возможностью раздельного и совместного использования. Это может быть реализовано через блокировку/разблокировку дифференциала или через планетарную передачу.
Пожалуй, именно данная схема весьма полезна в авиаиндустрии.
Совместное использование бензинового и электрического двигателей дает сумму их мощностей.
А теперь вспоминаем об особенностях режимов работы авиационных двигателей (взлетный и номинальный режимы). Максимальная мощность силовой установки нужна именно в первые минуты при разгоне и наборе высоты. В остальное время мощность снижается до номинальной и продолжается весь полет.
Подытожим: летательному аппарату (однодвигательному) нет необходимости иметь мощный двигатель, достаточно иметь два послабее, один из которых электрический; перед взлетом необходимо иметь батарею заряженной, после выхода на номинальный режим работы необходимо подзарядить батарею на случай ухода на второй круг при посадке или другой ситуации.
Когда ждать светлого будущего?
Давайте будем честны сами с собой. Проектирование самолета это дело не быстрое и чрезвычайно дорогое. С момента замысла до выкатывания летательного аппарата на первые пробежки по полосе проходят годы. В условиях жесткой конкуренции любое финансовое вложение может оказаться провальным. Очень многое зависит от прогресса в емкости и стоимости аккумуляторных батарей. Как мы помним, чистые электролёты могут дать 10-кратное снижение стоимости пассажиро-километра, гибриды таким похвастаться не смогут. Любое движение прогресса может свести на "нет" попытки сделать конкурентоспособный гибридный самолет.
Еще один важный момент. Электродвигатель может дать тягу на воздушный винт (импеллер), а винт, как известно, не может тягаться с реактивной тягой. Скорость его вращения ограничена. В турбовентиляторных двигателях лопасти кидают воздух в кооперации с реактивной струей.
О чем это говорит? О том, что на дальние магистрали гибриды пока не выйдут. Появиться она могут там, где сейчас господствуют турбовинтовые самолеты. Это местные (региональные) воздушные линии.
На сайте компании Airbus рассказывается о том, что в будущем нас ждет эра электрических, водородных двигателей и, разумеется, солнечной энергетики. Только похоже это пока на неплохую научную фантастику. Надеюсь, это случится еще при нас)
Поддержите статью лайком если понравилось и подпишитесь чтобы ничего не пропускать.
Также не обойдите вниманием канал на YouTube. Подписки и лайки будут приятным ответом от аудитории.