Los convertidores DCDC Power ya se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial y de defensa. Esto se debe principalmente a la existencia de la red de 28VDC que encontrarás en todos los aviones comerciales, helicópteros, jets ejecutivos,… Esta red se utiliza principalmente para alimentar sistemas secundarios en los aviones como la aviónica.
En este artículo nos vamos a centrar en los convertidores dc-dc bidireccionales de alta potencia aeroespacial, que son un sistema clave en el desarrollo de más aeronaves eléctricas.
Índice del contenido
Los aviones más eléctricos:
La aeronave más eléctrica es una tendencia de diseño que impulsa la integración de más sistemas eléctricos en un diseño de aeronave tradicional. La razón detrás de esto es utilizar un sistema eléctrico para mejorar el rendimiento de la aeronave, reducir los costos de mantenimiento y reducir el peso. Hay tres pasos principales para el diseño de aviones más eléctricos:
Un diseño de aeronave más eléctrico:
El avión Boeing 787 es el mejor ejemplo para ilustrar este primer paso de desarrollo de MEA. Con el programa 787, Boeing logró eliminar la red Air Power que históricamente se usaba para el sangrado de la aeronave y el deshielo de las alas. Boeing logra esta tecnología a través de la integración de More Electric Systems, como deshielo de alas eléctricas, sistema de presión de cabina eléctrico, generador / arrancador eléctrico, ...
Este nuevo diseño de aviones más eléctricos da como resultado un mayor requisito de energía en la distribución y conversión. Para optimizar el peso de la red de distribución de energía, Boeing integró una nueva red de 270 VCC en el 787.
El diseño de aviones eléctricos híbridos:
El segundo paso hacia los aviones más eléctricos es la solución de diseño híbrido-eléctrico. La solución consiste en el uso de un motor de combustible tradicional en combinación con un sistema de almacenamiento de alta energía para impulsar la propulsión eléctrica de la aeronave.
Pocos proyectos están actualmente en desarrollo como Zunum, Airbus - Rolce-Royce, XTI, Bell Helicopter Air Taxi,… Los aviones actuales en desarrollo que utilizan este diseño pueden tener el tamaño de un avión VTOL de 4 plazas a un avión comercial regional de 100 plazas. El beneficio de esta solución es optimizar el consumo y la autonomía de combustible.
El diseño de aviones All Electric:
La última y última solución en la tendencia de aviones más eléctricos es el diseño de aviones totalmente eléctricos. Esto significa que el sistema de almacenamiento de energía puede proporcionar completamente la energía para todas las necesidades de vuelo de la aeronave (propulsión, aviónica, deshielo, cabina,…).
La gran limitación de este diseño proviene actualmente del sistema de almacenamiento de energía que aún no coincide con la relación potencia / peso requerida para aviones de gran tamaño con todos los requisitos de seguridad aeroespacial. Por otro lado, este diseño es totalmente viable con la tecnología actual para aviones eVTOL (<4 personas). El ejemplo incluye Lilium, Joby aero, Vahana (Airbus), Aurora (Boeing), Cora (Kitty Hawk | Google Boeing),…
The More Electric Aircraft por el profesor Patt Wheeler de la Universidad de Nottingham, Reino Unido
Más oportunidades futuras de aviones eléctricos:
Incluso si todavía tenemos algunos años para esperar antes de presenciar un avión comercial de +100 pasajeros volando completamente eléctrico, hoy sabemos que los aviones del futuro serían más eléctricos. Con esta tendencia iniciada hace unos años, están surgiendo nuevas oportunidades de mercado en las siguientes categorías:
- Actuadores electromecánicos
- Sistema de presión de cabina eléctrica
- Deshielo eléctrico
- Propulsión eléctrica
- Distribución de poder
- Conversión de energía (ACDC, DCDC, DCAC)
- Almacenamiento de energía (tecnologías de baterías, pila de combustible, ..)
- ...
Oportunidades y desafíos de conversión de energía aeroespacial:
Como resultado de las necesidades de Más aviones eléctricos, se necesita más energía eléctrica en el diseño de aviones del futuro del mañana. Con este aumento de los requisitos de energía, ayudamos a un aumento de la capacidad del sistema de almacenamiento de energía que traduce la red de CC de alta potencia en la aeronave. La red de energía de 270 VCC introducida en el Boeing 787 es el primer paso de los fabricantes de aviones en este sentido. Aquí hay una descripción general de las futuras necesidades potenciales de la red de CC en función del diseño de la aeronave:
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270VDC |
1er paso Más aviones eléctricos (B787) |
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600 V CC - 1000 V CC |
10 asientos H- aviones eléctricos | 4 plazas eVTOL |
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2000 V CC - 5000 V CC |
+100 asiento H- eléctrico | -100 asientos todos eléctricos |
Con este aumento de la red de alimentación de CC, actualmente somos testigos de nuevas oportunidades en el sistema de conversión de energía (CA CC, CC CC, CC CA).
AC-DC es necesario para la conversión de la generación (motor) a la red de CC.
DC-AC es necesario para la conversión de la red de CC a los sistemas de CA (propulsión eléctrica, otro sistema potencial que no puede ser alimentado por la red de CA tradicional,…)
DC-DC es necesario para la conversión de la red de CC a los sistemas de CC (batería, sistemas secundarios,…)
El desafío en el equipo de conversión de energía es igualar el desempeño requerido por los fabricantes de aeronaves. Actualmente estamos viendo equipos en fase de I + D con una relación de 8 kW / kg y un objetivo para el futuro cercano de 15kW / kg. También estamos viendo un aumento significativo de los requisitos de energía en el futuro diseño de aviones más eléctricos.
Proveedores de equipos convertidores dc-dc bidireccionales de alta potencia para el sector aeroespacial:
Actualmente, los convertidores DC DC solo se utilizan en problemas de conversión para sistemas secundarios. Estos sistemas secundarios con varias entradas de CC deben tomar su energía de la red de aviones de 28 V CC. La conversión de CC de alta potencia surge con la necesidad de nuevos aviones eléctricos o híbridos eléctricos nuevos para convertir la red de alta tensión de CC.
Aquí hay una lista de proveedores de equipos que son susceptibles de avanzar hacia el desarrollo de un convertidor dc-dc bidireccional de alta potencia para aplicaciones aeroespaciales.
Los jugadores aeroespaciales tradicionales:
Meggit:
Meggitt tiene la comunicación más avanzada cuando se habla de más aviones eléctricos y nuevas necesidades de energía personalizadas para proyectos eléctricos o híbridos.
Tienen una página dedicada con varias soluciones para estas aeronaves, incluidos motores, actuadores, sistemas de potencia, baterías, ... Proponen un interesante enfoque de análisis paso a paso para proporcionar una solución completa. Aquí hay más información.
Energia General:
GE es quizás el actor tradicional más avanzado en el desarrollo de conversión, generación y distribución de energía de aeronaves, incluidos los sistemas de conversión de CC de CC de alta potencia.
Abrieron en 2012 un centro de investigación para todos los aviones eléctricos y híbridos de potencia electrónica. ver articulo. Su corriente línea de productos de conversión de energía está integrado en varias aeronaves importantes.
Grupo Safran:
Con la experiencia combinada de Safran Electronic & Power y Zodiac Electronic & Power, el grupo Safran es un importante proveedor de soluciones de generación, conversión y distribución de energía para aeronaves. Definitivamente están realmente involucrados en el desarrollo de More Electric Aircraft y aquí están alguna información que publicaron.
Tales:
Thales es un importante proveedor de equipos de conversión, distribución y generación de energía. Están desarrollando sus capacidades en sistemas eléctricos para aviones más eléctricos. Esto es lo que comunicaron
Grúa Aeroespacial y Electrónica
Crane es un proveedor de equipos tradicionales e históricos para Airbus, Boeing,… Sus capacidades de CC CC se encuentran en pequeños dispositivos convertidores de potencia, sistemas de gestión de baterías y distribución y gestión de redes CC que se pueden personalizar y pueden incluir un módulo de conversión. Más información aquí.
Aeroespacial de KGS:
KGS tiene una línea de productos bastante grande de convertidores de potencia, incluidos convertidores CC CC. Su producto DC dc se centra en problemas de conversión secundaria con bajo requerimiento de energía. Más información sobre sus capacidades.
UTC:
El mayor proveedor de equipos aeroespaciales está realmente involucrado en el diseño de aviones más eléctricos. Incluso si están centrando sus esfuerzos en la distribución y generación de energía, todavía son un actor interesante para mencionar en este tema. Vea su trabajo en el Boeing 787.
Astrónica:
La corporación Astronics también es un actor tradicional involucrado en la distribución y generación de conversión de energía de aeronaves. Astronics está particularmente involucrado en los sistemas de conversión de energía de cabina, como el suministro de energía para pasajeros en el asiento, el suministro de energía para la cocina,… La cartera de productos actual de Astronics no muestra el sistema de energía para aplicaciones de más de 7kW. Aquí hay más información sobre sus capacidades.
Los nuevos jugadores:
Siemens:
La compañía alemana ha estado muy activa durante los últimos años mostrando importantes asociaciones y proyectos de I + D sobre desarrollo de vuelos eléctricos. Los principales proyectos en desarrollo son Airbus EfanX, Ciudad Airbus, Siemens Magnus eFusion,…
La compañía está centrando sus esfuerzos de desarrollo en el sistema de propulsión eléctrica, conversión de energía (DC-AC y DCDC), distribución de energía para varias clases de energía.
Tame-Power es un proveedor de soluciones de conversión de energía automotriz e industrial con capacidades de personalización aeroespacial. La línea de productos existente de convertidores CC CC tiene una potencia de salida de 3,5 kW a 80 kW con refrigeración líquida, ventilada y natural.
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Se actualizará la lista anterior. Si es un proveedor de soluciones y no se le menciona en este artículo, comuníquese con nosotros. Utilizar el siguiente formulario de contacto, no olvide mencionar el título del artículo y adjunte un enlace a la página de capacidades de su empresa.
AerospaceExport.com
