DCDC電力変換器は、現在、航空宇宙および防衛産業ですでに広く使用されています。 これは主に、すべての商用航空機、ヘリコプター、ビジネスジェットなどに見られる28VDCネットワークの存在によるものです。このネットワークは、主にアビオニクスなどの航空機の二次システムに電力を供給するために使用されます。
この記事では、より多くの電気航空機の開発における重要なシステムである航空宇宙高出力双方向DC-DCコンバーターに焦点を当てます。
目次
より電気的な航空機：
More Electrical Aircraftは、従来の航空機設計にさらに多くの電気システムを統合することを推進する設計トレンドです。 その背後にある理由は、航空機の性能を改善し、メンテナンスコストを削減し、重量を減らすために電気システムを使用することです。 XNUMXつの主要なその他の電気航空機の設計ステップがあります。
より電気的な航空機の設計：
ボーイング787航空機は、この最初のMEA開発ステップを説明するための最良の例です。 787プログラムにより、ボーイングは、航空機のブリードと翼の除氷に歴史的に使用されていたエアパワーネットワークをなんとか削除しました。 ボーイングは、電気翼除氷、電気キャビン圧力システム、電気スターター/発電機などのその他の電気システムを統合することで、このテクノロジーを実現しています。
この新しいより電気的な航空機の設計により、配電と変換に必要な電力が高くなります。 配電ネットワークの重量を最適化するために、ボーイングは270に新しい787VDCネットワークを統合しました。
ハイブリッド電気航空機の設計：
More Electric Aircraftに向けた第XNUMXのステップは、ハイブリッド電気設計ソリューションです。 解決策は、航空機の電気推進力に電力を供給するために、高エネルギー貯蔵システムと組み合わせて従来の燃料エンジンを使用することです。
Zunum、Airbus – Rolce-Royce、XTI、Bell Helicopter Air Taxiなど、現在開発中のプロジェクトはほとんどありません。この設計を使用して開発中の現在の航空機は、4人乗りのVTOL航空機から100人乗りの地域の民間航空機のサイズになります。 このソリューションの利点は、燃料の消費量と範囲を最適化することです。
オールエレクトリック航空機の設計：
More Electric Aircraftのトレンドにおける最後の究極の解決策は、すべての電気航空機の設計です。 これは、エネルギー貯蔵システムがすべての航空機の飛行ニーズ（推進力、航空電子工学、除氷、キャビンなど）にエネルギーを完全に提供できることを意味します。
この設計の大きな制限は、現在、すべての航空宇宙安全要件を備えた大型航空機に必要なパワーウェイトレシオとまだ一致していないエネルギー貯蔵システムに起因しています。 一方、この設計は、eVTOL航空機（<4人）の現在の技術で完全に実行可能です。 例が含まれます ユリ属、Joby aero、Vahana（エアバス）、Aurora（ボーイング）、Cora（Kitty Hawk | Google Boeing）、…
英国ノッティンガム大学のPattWheeler教授によるより電気的な航空機
より多くの電気航空機の将来の機会：
+100人の乗客の商用航空機がすべて電気で飛行するのを目撃するまでにまだ数年待つ場合でも、将来の航空機はより電気的になることが今日わかっています。 この傾向が数年前に始まったことで、次のカテゴリーで新しい市場機会が出現しています。
- 電気機械式アクチュエータ
- 電気キャビン圧力システム
- 電気除氷
- 電気推進
- 配電
- 電力変換（ACDC、DCDC、DCAC）
- エネルギー貯蔵（バッテリー技術、燃料電池、..）
- ...
航空宇宙電力変換の機会と課題：
より多くの電気航空機のニーズの結果として、明日の将来の航空機の設計にはより多くの電力が必要になります。 この電力要件の増加に伴い、航空機内の高電力DCネットワークを変換するエネルギー貯蔵システムの容量の増加を支援します。 ボーイング270に導入された787VDC電力ネットワークは、この方法での航空機メーカーの最初の動きです。 航空機の設計に応じた、将来の潜在的なDCネットワークのニーズの概要は次のとおりです。
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270VDC |
第一段階より多くの電気航空機（B1） |
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600VDC～1000VDC |
10席H-電気航空機| 4シートeVTOL |
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2000VDC～5000VDC |
+100席H-電気| -100席すべて電気 |
このDC電力ネットワークの増加に伴い、現在、電力変換システム（AC DC、DC DC、DC AC）に新たな機会があります。
AC-DC 世代（エンジン）からDCネットワークへの変換に必要です。
DC-AC DCネットワークからACシステム（電気推進、従来のACネットワークでは電力を供給できないその他の潜在的なシステムなど）への変換に必要です。
DC-DC DCネットワークからDCシステム（バッテリー、セカンダリシステムなど）への変換に必要です
電力変換装置の課題は、航空機メーカーが要求する性能に匹敵することです。 現在、8 kW / kgの比率で研究開発段階にある機器が見られており、近い将来、15kW / kgを目標としています。 また、将来のMore ElectricAircraftの設計で必要な電力も大幅に増加しています。
航空宇宙向けの高電力双方向DC-DCコンバータ機器プロバイダー：
現在、DC DCコンバータは、セカンダリシステムの変換に問題がある場合にのみ使用されます。 さまざまなDC入力を備えたこのセカンダリシステムは、28VDC航空機ネットワークから電力を取得する必要があります。 高出力DC-DC変換は、高DC電圧ネットワークを変換するための新しいすべての電気航空機または新しいハイブリッド電気航空機の必要性とともに現れます。
これは、航空宇宙アプリケーション向けの高電力双方向DC-DCコンバーターの開発に向けて動きやすい機器プロバイダーのリストです。
従来の航空宇宙プレーヤー：
メジット：
Meggittは、より多くの電気航空機と、電気またはハイブリッド電気プロジェクトの新しいカスタム電力のニーズについて話し合うときに、最も高度なコミュニケーションを行っています。
モーター、アクチュエーター、電源システム、バッテリーなど、これらの航空機向けのさまざまなソリューションを掲載した専用ページがあります。完全なソリューションを提供するために、興味深い段階的な分析アプローチを提案しています。 詳細はこちらです。
ゼネラル·エレクトリック:
GEは、高出力DC DC変換システムを含む、航空機の電力変換、発電、配電の開発において、おそらく最も先進的な伝統的なアクターです。
彼らは2012年にすべての電気ハイブリッド航空機パワーエレクトロニクスの研究センターを開設しました 記事を見る。 彼らの現在 電力変換製品ライン さまざまな主要航空機に組み込まれています。
サフラングループ：
Safran Electronic＆PowerとZodiac Electronic＆Powerの専門知識を組み合わせたSafranグループは、航空機の発電、変換、配電の主要なソリューションプロバイダーであり、More ElectricAircraftの開発に確実に関与しています。 彼らが公開したいくつかの情報。
タレス：
タレスは、電力変換、配電、発電設備の主要プロバイダーです。 彼らは、More ElectricalAircraftの電気システムに関する機能を開発しています。 これが彼らが伝えたものです
クレーン航空宇宙および電子機器
クレーンは、エアバス、ボーイング、…の伝統的かつ歴史的な機器プロバイダーです。それらのDC DC機能は、小型電力変換装置、バッテリー管理システム、およびカスタマイズ可能で変換モジュールを含むことができるDCネットワークの分散と管理にあります。 詳細はこちら。
KGS航空宇宙：
KGSには、DCDCコンバーターを含む電力コンバーターのかなり大きな製品ラインがあります。 彼らのDCDC製品は、低電力要件での二次変換の問題に焦点を合わせています。 それらの機能に関する詳細情報。
UTC:
最大の航空宇宙機器プロバイダーは、More ElectricAircraftの設計に実際に関与しています。 彼らが配電と発電に力を注いでいるとしても、彼らはこのトピックについて言及する興味深い俳優です。 ボーイング787に関する彼らの研究をご覧ください。
アストロニクス：
Astronics Corporationは、航空機の電力変換の分配と生成に関与する伝統的なアクターでもあります。 Astronicsは、座席電源、ギャレー電源などの乗客などのキャビン電力変換システムに特に関与しています。Astronicsの現在の製品ポートフォリオには、7kWを超えるアプリケーションの電力システムは示されていません。 これらの機能の詳細については、こちらをご覧ください。
新しいプレーヤー：
シーメンス：
ドイツの会社はここ数年、電気飛行開発に関する主要なパートナーシップと研究開発プロジェクトを示して非常に活発に活動してきました。 開発中の主なプロジェクトは エアバスEfanX、City Airbus、Siemens Magnus eFusion、…
同社は、電気推進システム、電力変換（DC-ACおよびDCDC）、さまざまな電力クラスの配電に開発努力を集中しています。
Tame-Powerは、航空宇宙のカスタマイズ機能を備えた自動車および業界の電力変換ソリューションプロバイダーです。 DC DCコンバーターの既存の製品ラインは、液体、ファン、自然冷却を備えた3,5kWから80kWの出力を備えています。
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