1. Technické vlastnostimotor eVTOL
In distribuované elektrickéPohonné jednotky, motory pohánějí několik vrtulí nebo ventilátorů na křídlech nebo trupu a vytvářejí tak pohonný systém, který zajišťuje tah letadla. Hustota výkonu motoru přímo ovlivňuje nosnost letadla. Výstupní výkon, spolehlivost a přizpůsobivost motoru vlivům prostředí jsou důležitými faktory pro určení dynamických vlastností a bezpečnosti letadla s elektrickým pohonem. Výběr elektrických vozidel, dronů a motorů eVTOL se liší kvůli různým nákladům, scénářům použití a dalším důvodům [1].
(Zdroj fotografie: Oficiální webové stránky Network/Safran)
1) Elektrická vozidla: permanentnější magnetsynchronní motory,Motory s permanentními magnety s vyšší účinností a vyšším točivým momentem mohou poskytnout lepší zážitek z jízdy. Zároveň vysoká hustota výkonu motorů s permanentními magnety může také pomoci elektromobilům dosáhnout vyššího výkonu při stejném objemu.
(2) UAV: běžně používané bezkartáčovéStejnosměrný motor.Bezkartáčový stejnosměrný motor má nízkou hmotnost a hlučnost a nízké náklady na údržbu, což je vhodné pro letové požadavky bezpilotních letadel. Za druhé, rychlost bezkartáčového stejnosměrného motoru je vyšší, což je vhodné pro vysokorychlostní letové potřeby dronů. Například DJI používá bezkartáčové motory.
(3) eVTOL: Vyšší požadavky na účinnost motoru a hustotu točivého momentu, synchronní motor s permanentními magnety je velmi slibným řešením pro elektrický pohonný systém, protože motor s axiálním tokem a permanentními magnety má vysoký stupeň využití radiálního prostoru a hustota výkonu a hustota točivého momentu mají výhody v případě malého poměru délky a průměru. Současná elektrická letadla VTOL, jako například Joby S4 a Archer Midnight, používají synchronní motory s permanentními magnety [1].
Následující obrázek ukazuje snímek oblaku intenzity magnetické indukce pevného rotoru u axiálního motoru s jedním statorem a jedním rotorem.
Následující obrázek je srovnáním parametrů motorů elektrických letadel a elektrických vozidel
2. Trend vývoje motorů eVTOL
V současné době je hlavním trendem vývoje energetických systémů eVTOL snižování hmotnosti konstrukce motoru a pomocné hmotnosti chladicího systému zdokonalením technologie elektromagnetického designu, technologie tepelného managementu a technologie odlehčení a neustálé zlepšování hustoty výkonu motoru a výstupní kapacity v širokém rozsahu proměnných podmínek. Podle „Výzkumu a vývoje létajících automobilů a klíčových technologií“ byl letecký pohonný motor schopen dosáhnout jmenovité hustoty výkonu tělesa motoru více než 5 kW/kg použitím izolačních materiálů s vyššími teplotními limity, materiálů s permanentními magnety s vyšší hustotou magnetické energie a lehčích konstrukčních materiálů. Zlepšením konstrukce elektromagnetické struktury motoru, jako je použití Halbachova magnetického pole, konstrukce bez železného jádra, vinutí Litzovým drátem a dalších technologií, a také zlepšením konstrukce odvodu tepla motoru se očekává, že jmenovitá hustota výkonu tělesa motoru dosáhne v roce 2030 10 kW/kg a v roce 2035 překročí 13 kW/kg [1].
3. Porovnání čistě elektrických a hybridních tras
Ve srovnání s čistě elektrickým a hybridním systémem je dle současného výběru relevantních výrobců domácí projekt eVTOL založen především na čistě elektrickém schématu, omezeném energetickou hustotou lithium-iontových baterií, a eVTOL s nízkou kapacitou pro cestující je nejlepším místem pro přistání s čistě elektrickým pohonem. V zahraničí někteří výrobci předem naplánovali hybridní plán a ujali se vedení v několika kolech testování a iterací. Jak je patrné z následující tabulky, hybridní schéma je zjevně silnější v oblasti vytrvalostního úhlu a v budoucnu může dosáhnout více uplatnění v oblasti letů na střední a dlouhé vzdálenosti a v nízkých nadmořských výškách [1].
Čas zveřejnění: 27. února 2025