Микрогибридизация — следующий шаг в области электрификации полетов?

Электрификация полетов как явление в последние годы стала развиваться значительно быстрее — начиная с разработки электрических летательных аппаратов вертикального взлета и посадки (eVTOL) и заканчивая небольшими самолетами вместимостью до девяти пассажиров. При этом следует отметить, что технологический переход к использованию этих решений в сфере коммерческой авиации происходил медленнее, чем предполагалось.

«Ветеран» автомобильной промышленности Карим Мокаддем был непосредственным свидетелем стремительного прогресса последних лет в области аккумуляторного питания. Авиационной промышленности придется решить определенные задачи, однако, как отмечает г-н Моккадем, сейчас самое время для гибридно-электрических инноваций, которые, несомненно, повлияют как на эксплуатацию коммерческих самолетов, так и на многие другие сферы жизни.

5 вопросов Кариму Мокаддему, главе направления электрификации в Airbus

Значительные достижения в области аккумуляторных технологий в последние годы стали катализатором быстрого распространения электромобилей. По какой причине то же самое не произошло с самолетами?

Сегодня литий-ионные аккумуляторы просто не способны обеспечить такую энергоемкость, как другие типы двигателей. Другими словами, у них недостаточно удельной энергии по сравнению с тем же керосином. Чтобы сделать электрический самолет мощнее, нам надо использовать больше аккумуляторов, а это, само собой, приведет к увеличению весовых характеристик. Как вы знаете, в авиации дополнительный вес является серьезным препятствием на пути к практической реализации любого проекта. С автомобилями все просто: их размеры меньше, они легче и к тому же не летают, так что им требуется гораздо меньше энергии. В конце концов, автомобили при рекуперативном торможении возвращают часть затраченной энергии. Что касается авиации, то пока что не удалось найти аналогичный идеальный баланс между массой, затрачиваемой энергией и мощностью для коммерческих самолетов, таких, например, как А320.

Тем не менее аккумуляторы как явление доказали свою высокую эффективность для небольших электрических самолетов следующего поколения, особенно в сфере городской аэромобильности: к примеру, в проектах Vahana и CityAirbus.

То есть мы все еще можем говорить о возможности электрификации в коммерческой авиации?

Конечно! До тех пор пока мы не решим задачу удельной энергоемкости силовой установки, электрические аккумуляторы могут играть вспомогательную роль и использоваться, например, для снижения выбросов диоксида углерода в ходе эксплуатации самолета. Это явление мы называем микрогибридизацией. Вместо того чтобы всецело полагаться на двигатели, использующие внутреннее сгорание, как на единственный источник энергии для самолета, мы можем применять небольшие аккумуляторы, дабы обеспечить электроэнергией часть бортовых систем и облегчить работу двигателя при выполнении определенных задач.

В каких областях применения микрогибридизация может принести наибольшую пользу?

В ближайшей перспективе она больше всего подойдет для питания систем, которые не вовлечены в обеспечение движения ВС, например кондиционирование воздуха, повышение давления в кабине, бортовая связь, управление полетом и шасси.

Вместе с тем мы можем использовать микрогибридизацию для обеспечения определенных функций двигателя на земле и даже в воздухе. В настоящее время коммерческая авиация полагается на вспомогательную силовую установку — небольшую газовую турбину, которая используется для подачи энергии и запуска основных двигателей. Электрические аккумуляторы могли бы позволить решить эту задачу более экологичным и экономичным образом.

И пока существующие технологии электрических аккумуляторов не обеспечивают необходимого соотношения удельной мощности для выполнения активных операций (таких, как взлет и крейсерский полет), мы можем использовать электроэнергию для поддержки тепловых двигателей во время руления и снижения.

В чем основные преимущества электрификации ряда функций воздушного судна?

Замена источника питания некоторых процессов на электрический аккумулятор вместо энергии теплового двигателя позволит сократить уровень выбросов в атмосферу за счет отсутствия необходимости сжигать топливо. По нашим оценкам, микрогибридизация поможет снизить воздействие на окружающую среду от эксплуатации самолета на 1–6%. Для вертолетов этот показатель может достигать 10%. Вместе с тем электрические системы, как правило, проще в обслуживании, чем механические, что является еще одним немаловажным преимуществом. Наконец, микрогибридизация поспособствует созданию автономных летательных средств и систем связи, роль которых в будущем возрастет.

Может ли микрогибридизация применяться где-то помимо коммерческих самолетов?

Да. Например, на вертолетах. За счет того что они меньше и легче, чем самолеты, существует значительный потенциал для эффективного использования аккумуляторной электроэнергии именно на винтокрылых машинах. К примеру, работа одного из двух двигателей вертолета на электротяге позволит снизить расход топлива на 15–25%.

Airbus стремится сделать возможным использование микрогибридизации по всей линейке своей продукции. Аккумуляторные технологии быстро развиваются, поэтому главная задача сегодня в том, чтобы правильно настроить архитектуру. Сделав это, мы облегчим себе работу в условиях дальнейшего совершенствования данных технологий.