В небо – на электросамолёте

У многих слово «электродвигатель» ассоциируется с чем–то громоздким, что необходимо подключать к электрической сети. Благодаря научно- техническому прогрессу как в области электрических машин, так и в области силовой электроники и химических источников тока электродвигатели «оторвались» от сети, и на улицах мы видим всё больше электромобилей, которые приводят в движение мощные, но сравнительно лёгкие электродвигатели. Удельная мощность электродвигателей – соотношение мощности и массы двигателя уже достигло показателя 8 кВт/кг. Такие двигатели пригодны не только для наземного транспорта, но и для авиации.

Наиболее часто электродвигатели поднимают в воздух небольшие летательные аппараты – дроны. Применяются они повсюду для самых разных целей.

Литовское предприятие по проектированию и изготовлению планёров «Sportinė aviacija ir Ko» ставит на некоторые свои планёры (по желанию заказчика) в носовой части электродвигатель массой 7 кг, максимальная мощность которого 23 кВт. Двигатель вращает винт диаметром 1 м, лопасти которого в нерабочем режиме складываются вдоль фюзеляжа. Дальность полёта около 100 км. Пилот планёра вместо вынужденной опасной посадки где-то в поле в случае необходимости может включить электродвигатель и без проблем вернуться на аэродром.

В 2009 году в Австралии было основано предприятие «magniX» по исследованиям в области электромашиностроения. В 2017 году оно создало весьма удачный прототип авиационного электродвигателя. Когда израильская фирма «Eviation Aircraft» представила концепцию своего полностью электрического самолёта «Алиса» (Alice), предпочтение было отдано двигателю «magniX», потеснившему в конкурсе двигатель солидной корпорации «Сименс».

Проект «Алиса» - самолёт для девяти пассажиров и двух членов экипажа, оснащённый двумя электродвигателями «magniX 650», мощностью 640 кВт каждый. Крейсерская скорость 407 км/час, дальность полёта 815 км. Лётные испытания начались в январе этого года, полная сертификация и начало эксплуатации запланированы на 2024 год. Федеральная почта Германии заказало на 2024 год 12 самолётов «Алиса» в грузовом исполнении для курьерских перевозок внутри страны.

Ведутся работы и по созданию гибридных авиационных двигателей. Это комбинация турбовинтового и электрического двигателей. Электрическая часть служит стартёром и помогает при взлёте, создавая дополнительную тягу, и отключается в режиме горизонтального полёта. По оценке специалистов, такое решение обеспечит до 25% экономии топлива. Концерн «Airbus SE» планирует использование гибридных авиа­двигателей с 2035 года.

В пользу самолётов с электродвигателями есть веские аргументы. Ведь самолёт обычно летит над слоем облачности, освещённый солнцем. А энергетическая мощность светового потока солнца примерно 1,3 кВт/м2 при освещении плоскости, перпендикулярной световому потоку. Солнечная батарея может превратить эту энергию в электрическую, обеспечивая работу двигателя. Нет другого двигателя, способного работать за счёт энергии солнца.

Основные препятствия для использования солнечной энергии в авиации - это хрупкость материала и довольно низкая, порядка 20%, энергетическая эффективность солнечных батарей. Надо полагать, что вскоре будет найдено решение этих проблем.

Принципиальную возможность полёта с использованием только солнечной энергии доказал проект «Solar Impulse 2». Это швейцарский проект стоимостью 170 млн долларов США по созданию самолёта, использующего исключительно энергию солнца. Размах крыла самолёта 72 метра, масса 2300 кг, оборудование салона, в том числе кислородное, обеспечивает возможность полёта на высоте 12 000 метров. Реально самолёт способен подняться на высоту 8500 метров, суммарная мощность четырёх его электродвигателей около 52 кВт, крейсерская скорость 70 км/час, экипаж – один человек.

Самолёт стартовал в круго­светный полёт 9 марта 2015 года в Абу-Даби.

Изначально маршрут был разбит на 12 этапов. Были побиты рекорды дальности полёта как электрического самолёта, так и одноместного самолёта вообще, но полёт пришлось прервать из-за повреждения аккумуляторных батарей. Осуществление проекта было возобновлено лишь в апреле 2016 года перелётом с Гавайев в Калифорнию и завершилось в аэропорту вылета Абу-Даби 26 июля 2016 года.