今年の後半、おそらく今年の夏、おそらく今年の秋に、NASA の電気航空機 X-57 がカリフォルニアで飛行する予定です。 それがNASA 説明します その「最初の全電気実験航空機」として、そしてそれが地面から離陸したとき、NASAがその飛行機を描いてきた方法とは異なります Webサイト.
なんと14個の電気モーターとプロペラの代わりに、航空機には2つしかありません。 しかし、航空機の胴体にある 5,000 個以上の円筒形バッテリー セルで駆動されるこれらの 2 つのモーターは、X-57 プログラムの電源がオフに設定される 2023 年が終わる前に、それを空中に打ち上げるのに十分なはずです。
飛行機がどのように機能するか、プログラムが直面した課題、および宇宙飛行からの教訓がバッテリーシステムの詳細を知らせるのにどのように役立ったかについて、知っておくべきことは次のとおりです。
修正 2
飛行機が実際に今年計画どおりに飛行する場合、それは 修正 2これには、各翼に 1 つの電気モーターとプロペラが含まれており、航空機に空に必要な推力を与えます。
航空宇宙局は飛行機を飛ばすことを望んでいましたが、これはに基づいています テクナム P2006T—変更 3 および 4 として知られる追加の構成では、それは発生しません。 なんで？ 電気だけで安全に飛ぶ飛行機を作るのは難しく、このプログラムは 2023 年までしか資金提供されていないためです。 (IEEE Spectrum もっとある 番組当初の予定）
「私たちは何年にもわたって多くのことを学んできましたが、飛行試験を通じて学んでいると思っていました。設計、統合、および耐空性認定のステップで学ぶべき多くの教訓があったことが判明したため、最終的にはそのために、より多くの時間とリソースを費やしています」と、NASA の X-57 プログラムの主任研究員であるショーン クラークは言います。
「そして、それは非常に価値のあるものでした」と彼は付け加えます。 「しかし、それは Mod 4 のためのリソースを手に入れることができないことを意味します。 [or 3] フライト。」
それはまだすべて電気飛行機として飛行しますが、Mod 2 では 2 つのモーターを搭載しています。
爆発するトランジスタ
航空機が安全に飛行できるようになる前にチームが解決しなければならなかった問題の 1 つは、バッテリーからの電気がモーターに到達する前に通過しなければならないコンポーネントに関係しています。 問題は、DC から AC に電気を変換するインバーター内のトランジスター モジュールにありました。
「パッケージ内の複数のトランジスタであるこれらのモジュールを使用していました。それらは、私たちが想定していた種類の環境に耐えることができるように仕様が定められていました」とクラークは言います。 「しかし、私たちがそれらをテストするたびに、彼らは失敗しました。 環境試験室でトランジスタが爆発するだけです。」
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機器の一部が爆発するなどのコンポーネントの故障は、航空機メーカーが地上で解決することを好むタイプの問題です。 クラークは彼らがそれを理解したと言います。 「私たちはそれらの多くの分析を行いました。爆発した後、何が悪かったのかを知るのは難しいです」と、エンジニアが厄介な問題に直面したことを示唆するような方法で、彼は気さくに指摘します。 解決策は、新しいハードウェアと「基本的にインバータ システムをゼロから再設計すること」でした。
それらは現在「非常にうまく機能している」と彼は付け加えます。 「私たちはフルセットを予選にかけ、すべて合格しました。」
宇宙からの教訓
従来の航空機は、明らかに可燃性で爆発性の物質である化石燃料を燃やして、エンジンに動力を供給しています。 電池で動く電気航空機で作業する人は、電池セルが火花を散らさないようにする必要もあります。 たとえば、昨年カンザス州で行われた FAA 主催のテストでは、航空バッテリーのパックを 50 フィート落下させて、衝撃に耐えられることを確認しました。 彼らがやった。
X-57 のバッテリーは、Samsung 製の 18650 セルと呼ばれるモデルです。 航空機はそのうちの 5,120 個を使用し、それぞれ 320 セルの 16 個のモジュールに分割されています。 電池セルとパッケージの両方を含む個々のモジュールの重量は約 51 ポンドです、とクラーク氏は言います。 秘訣は、1 つのバッテリーに障害が発生した場合でも、火災を回避するために、これらすべてのコンポーネントが適切な方法でパッケージ化されていることを確認することです。 言い換えれば、失敗はオプションでしたが、炎上しないように失敗を管理する予定です。 「これらのセルを高電圧、高出力パックにパッケージ化する方法について、セルの故障からも保護する業界標準がないことがわかりました」とクラークは言います。
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ヘルプは上から来ました。 「NASA の宇宙ステーションに取り組んでいる設計チームからの多くの意見に基づいて、最終的にバッテリー パックを再設計することになりました」と彼は付け加えます。 彼は、国際宇宙ステーションのリチウム電池だけでなく、宇宙飛行士が使用する EVA スーツや、 ピストルグリップツール、プロセスの関連例でした。 重要なポイントには、バッテリー セル間の間隔と、セルが故障した場合の熱の処理方法が含まれていました。 熱暴走. 「なんてジョンソン [Space Center] チームが見つけた最も効果的な戦略の 1 つは、そのセルからの熱を実際にアルミニウム構造に入れるだけでなく、周囲の他のセルにもそれぞれ少しずつ熱を吸収させることです」と彼は説明します。
NASA だけが電動航空の最前線を模索しているわけではありません。これは、航空業界が短距離飛行のために環境に優しくなる方法の 1 つです。 このスペースで働いている他の企業には、Beta Technologies、Joby Aviation、Archer Aviation、Wisk Aero、Alice と呼ばれる飛行機を搭載した Eviation などがあります。 ある有名な会社、キティホークは、 シャッター 去年。
今年のどこかで、X-57 が初めて飛行し、複数の出撃が行われる可能性があります。 「私は今でもこのテクノロジーにとても興奮しています」とクラークは言います。 「10 年、15 年後には、子供たちが電気飛行機で短時間の飛行を行えるようになることを楽しみにしています。これは、航空業界にとって本当に大きな一歩になるでしょう。」
以下の航空機に関する短いビデオをご覧ください。