الأساسيات الفنية لمحرك Evtol

1. الخصائص الفنية لـمحرك Evtol

In موزع الكهرباءالدفع ، والمحركات تدفع مراوح أو مراوح متعددة على الأجنحة أو جسم الطائرة لتشكيل نظام دفع يوفر التوجه إلى الطائرة. تؤثر كثافة الطاقة للمحرك بشكل مباشر على سعة الحمولة النافعة للطائرة. تعد قدرة ناتج الطاقة والموثوقية والقدرة على التكيف البيئي للمحرك عوامل مهمة لتحديد الخصائص الديناميكية وسلامة الطائرات الكهربائية المدفوعة. يختلف اختيار السيارات الكهربائية والطائرات بدون طيار ومحركات Evtol بسبب التكاليف المختلفة وسيناريوهات التطبيق وأسباب أخرى [1].

(مصدر الصورة: شبكة الإنترنت/سافران الرسمية)

1) المركبات الكهربائية: مغناطيس أكثر دائمةالمحركات المتزامنة ،يمكن أن توفر محركات المغناطيس الدائمة ذات الكفاءة العالية وعزم دوران أعلى تجربة قيادة أفضل. في الوقت نفسه ، يمكن للكثافة العالية للطاقة لمحركات المغناطيس الدائمة أن تساعد أيضًا في الحصول على طاقة أعلى تحت نفس الحجم.

(2) الطائرات بدون طيار: شائع الاستخدام بدون فرشاةمحرك العاصمة.يحتوي محرك DC بدون فرش على الوزن والضوضاء منخفضة ، وتكلفة الصيانة منخفضة ، وهو مناسب لمتطلبات الطيران في الطائرات بدون طيار ؛ ثانياً ، تكون سرعة محرك DC بدون فرش أعلى ، وهو مناسب لاحتياجات الطيران عالية السرعة للطائرات بدون طيار. على سبيل المثال ، يستخدم DJI المحركات بدون فرش.

(3) Evtol: متطلبات أعلى لكفاءة المحرك وكثافة عزم الدوران ، يعد المحرك المتزامن الدائم المغناطيس حلاً واعداً للغاية لنظام طاقة الدفع الكهربائي ، لأن المحرك المغناطيسي الدائم المحوري له معدل استخدام مرتفع للمساحة الشعاعية ، وكثافة الطاقة وكثافة عزم الدوران لها مزايا في حالة ارتفاع درجة مئجة الطول. تعتمد طائرة VTOL الكهربائية الحالية ، مثل Joby S4 و Archer Midnight ، جميعها محركات متزامنة مغناطيس دائمة [1].

يوضح الشكل التالي الصورة السحابية لكثافة الحث المغناطيسي الثابتة لمحرك تدفق محوري أحادي الدوار أحادي الصندوق

الرقم التالي هو مقارنة للطائرات الكهربائية ومعلمات محرك السيارة الكهربائية

2. اتجاه تطوير المحرك
في الوقت الحالي ، يتمثل اتجاه التطوير الرئيسي لنظام الطاقة في Evtol في تقليل وزن بنية المحرك والوزن الإضافي لنظام التبريد من خلال تحسين تكنولوجيا التصميم الكهرومغناطيسي ، وتكنولوجيا الإدارة الحرارية ، وتكنولوجيا الوزن الخفيفة ، وتحسين كثافة الطاقة للمحرك باستمرار وقدرة إخراج الطاقة لمجموعة واسعة من الظروف المتغيرة. وفقًا لـ "البحث والتطوير في السيارات الطيران والتقنيات الرئيسية" ، تمكن محرك دفع الطيران من جعل كثافة الطاقة المقدرة للجسم الحركي أكثر من 5 كيلو وات/كغ باستخدام مواد عازلة ذات حدود درجات حرارة أعلى ، ومواد مغناطيسية دائمة مع كثافة طاقة مغناطيسية أعلى ومواد هيكلية أخف وزناً. من خلال تحسين تصميم الهيكل الكهرومغناطيسي للمحرك ، مثل استخدام الصفيف المغناطيسي Halbach ، ولا توجد هيكل أساسي للحديد ، ولتعزف سلك Litz وغيرها من التقنيات ، بالإضافة إلى تحسين تصميم تبديد الحرارة للمحرك ، من المتوقع أن تتجاوز كثافة الطاقة المقدرة للجسم الحركي 10KW/KG في عام 2030 ، وسوف تتجاوز كثافة الطاقة 13KW/KG في عام 2035.

3. مقارنة بين الطرق الكهربائية والهجينة النقية
بالمقارنة مع المسار الكهربائي النقي والطريق الهجين ، من الاختيار الحالي للمصنعين المعنيين ، يعتمد مشروع Evtol المحلي بشكل أساسي على المخطط الكهربائي الخالص ، والذي يقتصر على كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم أيون ، وقدرة الأجزاء المنخفضة للركاب هي أفضل مشهد عرضي لتكنولوجيا الدفاع الكهربائية الخالصة. في الخارج ، وضعت بعض الشركات المصنعة الخطة الهجينة مقدمًا ، وقد تولى زمام المبادرة في جولات متعددة من الاختبار والتكرار. كما يتضح من الجدول التالي ، من الواضح أن المخطط الهجين أقوى في زاوية التحمل ، ويمكنه تحقيق المزيد من التطبيقات في سيناريو المسافة الطويلة وحركة المرور المنخفضة في المستقبل [1].