Будущее электрических самолетов и авиа доставки «от двери до двери»

Электические самолеты, создаваемые в компании Zunum Aero, имеюют ряд преимуществ при перелетах на короткие дистации.  Для создания электросамолетов Zunum Aero применяют решения ANSYS.

Ближайшие воздушные перевозки «от двери до двери» захватили человеческое воображение со времен научной фантастики. Однако затраты на топливо, приобретение топлива, загрязнение окружающей среды, шум и другие препятствия не позволили этой мечте стать реальностью.

Zunum Aero, участник программы стартапов ANSYS , стремится преодолеть эти препятствия, разрабатывая больше электрических самолетов. Теоретически, электрификация самолетов приведет к созданию экономически эффективных транспортных средств, которые летают без топлива и практически не загрязняют окружающую среду.

Конечно, Zunum Aero не может просто подключить стандартный реактивный двигатель к аккумулятору и ожидать, что самолет полетит. Поскольку ни один реактивный двигатель не может быть модифицирован для работы на электричестве, компания должна полностью переосмыслить двигательную установку, чтобы она соответствовала целям электрификации.

С этой целью компания разрабатывает совершенно новую двигательную систему (она же пропульсор), которая может работать на электричестве. Для проверки этого проекта Zunum Aero использует комбинацию программного обеспечения ANSYS Mechanical , ANSYS Fluent и ANSYS CFX.

Моделирование помогает  создавать электрические самолеты в два раза быстрее их физических прототипов

 

Тихий электрический двигатель Zunum Aero

Электроприводные двигатели Zunum Aero состоят из канальных вентиляторов низкого давления, которые подключены к отказоустойчивым электродвигателям и контроллерам.

В настоящее время компания проводит моделирование для определения размеров и проверки этих проектов. Для этого он должен протестировать конструкцию при всех возможных условиях эксплуатации и неисправности.

Выполнение всех этих тестов с физическими прототипами было бы трудоемким и дорогостоящим для запуска. Вот почему Zunum Aero использует технологию моделирования для тестирования своих конструкций электрификации. По оценкам компании, симуляции сократили время проверки вдвое и значительно сократили бюджет.

«В своей карьере я более 20 лет опирался на продукты ANSYS Mechanical для разработки высокооптимизированных решений, необходимых для аэрокосмической промышленности. Возможность ANSYS Mechanical для сценариев и параметрического анализа необходима для нашей работы над Zunum Aero Quiet Electric Propulsor, «говорит Дейв Бедель, старший главный инженер Zunum Aero.

Итак, являются ли электрические самолеты ключом к авиаперевозкам «от двери до двери»? Это, безусловно, шаг в правильном направлении. Хотя пройдет несколько лет, прежде чем эти самолеты начнут летать, технология моделирования ANSYS и Zunum Aero наверняка будут ускоряться.

Технологии Zunum Aero

Проложить путь к новой эре быстрой, доступной и тихой авиации — задача не из легких. Для нас это не просто получение людей из пункта А в пункт Б; речь идет о доставке от двери до двери, от пункта отправления до пункта назначения наиболее экономичным, энергоэффективным, экономичным по времени, минимизирующим шум и удобным способом.

Мы заставили себя бросить вызов общепринятому мнению, раздвинув границы инженерных разработок и технологий, чтобы создать элегантный, революционный дизайн самолета, обеспечивающий эффективность и производительность без компромиссов.

Распределенная региональная электросеть

1000 аэропортов 
Быстрая замена или пополнение
Точка-точка и хаб-фидеры 
GPS-навигация

Одним из ключей к созданию этого нового вида путешествий является радикально отличающаяся воздушная сеть от современных авиалайнеров и хабов. Используя арсенал тысяч неактивных вторичных общественных аэропортов, мы сможем обойти трафик, заторы и потерянное время на земле, вместо этого перейдя к опыту, похожему на посадку в автобус или поезд. Это означает, что нужно добираться до пунктов назначения в 2–4 раза быстрее за половину стоимости… и на тихом, зеленом самолете.

Самое приятное в этой сети: для ее запуска не требуется много. Наши самолеты предъявляют низкие требования к взлетно-посадочной полосе при взлете и посадке, и, хотя аэропортам потребуются средства для перезарядки или замены аккумуляторных батарей, массовое развертывание для поддержки наземных электрических транспортных средств уже прокладывает путь. Существующая модернизация систем управления воздушным движением, которая уже ведется, поддерживает распределенную электрическую воздушную сеть: к 2023 году должны появиться NextGen в США, Single European Skies в Европе и OneSky в Австралии. Они используют спутники GPS и бортовые Передатчики ADS-B, позволяющие выполнять полеты с высокой плотностью, снижать рабочую нагрузку управления воздушным движением и выполнять всепогодные полеты во второстепенные аэропорты без использования систем посадки по приборам на земле.

Региональный гибридный самолет

Оптимальные региональные скорости 
Оптимизированный по дальности
Технологии будущего
Тихая, удобная кабина

Мы знали, что для того, чтобы наш самолет трансформировал региональные рейсы, нам нужно было создать непревзойденную экономику и время от двери до двери. И это именно то, что мы сделали. Энергосберегающая гибридная архитектура, трансмиссия со сверхнизким техническим обслуживанием, работа с плагином, снижающая заряд, короткие взлетно-посадочные полосы, быстрое восхождение и спуск, оптимальные крейсерские скорости — все это обеспечивает беспрецедентную производительность с точки зрения затрат и времени. Мы также думали о будущем: наша модульная конструкция планера самолета не привязывает нас к каким-либо технологиям, гарантируя будущее самолету в течение 20-летнего срока службы планера и позволяя нам внедрять новые технологии по мере их появления. Опыт путешественников является неотъемлемой частью нашей общей конструкции самолета, равно как и эксплуатационных характеристик. Просторная герметичная кабина спроектирована таким образом, чтобы облегчить быструю посадку и уход и установленные на корме движители обеспечивают тихий и комфортный полет. При частом обслуживании с близлежащих аэродромов полеты будут быстрыми, удобными и безболезненными.

Силовая установка с гибридным приводом

Авиалайнер эконом класса
Серии гибридно-электрический
Легкий MW-класс 
Высокая отказоустойчивость

Наша серия гибридных силовых агрегатов была разработана для возможного перехода на полностью электрический, без необходимости какой-либо механической модернизации. Разработав с батареями от 12 до 20% от общего веса, мы рассчитали на будущее для наших самолетов на 15-20 лет, что позволяет нам использовать будущие технологии и летать быстрее со временем. Наши аккумуляторы и удлинители рассчитаны специально для региональных расстояний, с оптимизированной системой, которая уравновешивает разрядку аккумуляторов и использование удлинителей в полете. Мы разработали самолеты для различных сценариев полета, каждый из которых использует наиболее эффективную конфигурацию ресурсов в соответствии с требованиями полета. Мы обеспечиваем непревзойденную безопасность благодаря распределению влево-вправо, тщательно спроектированном для балансирования мощности в режиме реального времени

Тихие электрические двигатели

Высокоэффективные движетели
Короткие взлетно-посадочные полосы
Низкий уровень шума 
Точный контроль тяги

Наши двигатели сочетают в себе тихие вентиляторы с оптимизированным диапазоном и встроенные отказоустойчивые электродвигатели и контроллеры Эти инновационные подразделения преодолевают долгосрочную проблему, с которой сталкиваются перевозчики: отсутствие конкурентоспособной тяги для региональных самолетов. Наши вентиляторы низкого давления обеспечивают исключительную эффективность, спортивную переменную высоту для сильных внедорожных характеристик и функцию рекуперативного торможения для замены шумных спойлеров. Между тем, требования к ВПП на 40% короче, шум на уровне сообщества на 75% и высокая чувствительность к мощности без перепадов высот являются ключевыми моментами времени от двери до двери.

Встроенные в крыло аккумуляторы

Химия агностик 
Модульная компоновка
Быстрая замена и подзарядка 
Планирование длины полетов

Красота наших крыльев заключается в их простоте. Без необходимости перевозить реактивное топливо, наши крылья могут достичь аэродинамической нирваны с простой композитной коробкой и кожей. Внутри мы создали отсеки для модульных аккумуляторных блоков, которые разработаны для легкого извлечения, что означает, что мы можем адаптировать аккумуляторную батарею к требованиям конкретного полета. Оптимизированные по конструкции крылья используют freestream для легкого охлаждения и отличаются низкой стоимостью и весом. Стандартизированные отсеки для батарей, встроенные в крыло, не зависят от химического состава, а фюзеляж предварительно смонтирован для возможного перехода на полностью электрический.

Платформа оптимизации и управления

Управление электропитанием в режиме реального времени 
Обнаружение и устранение неисправностей
Оптимизация энергии полета
Профили снижения заряда

Интеллектуальная, в реальном времени и безопасная. Это три компонента нашей платформы оптимизации и управления, которые помогают нам создавать действительно разрушительную экономику для наших самолетов. Обеспечивая оптимизацию энергии полета, управление питанием в режиме реального времени, обнаружение и устранение неисправностей, платформа определяет оптимальный план использования энергии для каждого полета и запрашивает источники энергии самолета в воздухе, максимально используя энергию аккумулятора в течение зарядки. сбалансированный полет. Платформа была разработана таким образом, чтобы свести к минимуму необходимую подготовку пилотов, поэтому дисплеи и элементы управления интуитивно понятны и напоминают обычные самолеты. Вспомогательное управление несколькими движителями упрощает выполнение полетов в различных сценариях. Отказоустойчивые возможности обнаруживают и идентифицируют неисправности и перенастраивают трансмиссию и контроллеры в полете. Как и остальные самолеты, архитектура платформы полностью готова к плавному переходу от гибридного к полностью электрическому.

 

Back to Top