DCDC-stroomomvormers worden momenteel al veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie. Dit is voornamelijk te danken aan het bestaan van het 28VDC netwerk dat je aantreft in alle commerciële vliegtuigen, helikopters, zakenjets,... Dit netwerk wordt voornamelijk gebruikt om secundaire systemen in de vliegtuigen aan te drijven zoals avionica.
In dit artikel gaan we ons concentreren op Aerospace High Power bidirectionele dc-dc-converters, die een belangrijk systeem vormen bij de ontwikkeling van More Electrical Aircrafts.
Inhoudsopgave
Hoe meer elektrische vliegtuigen:
The More Electrical Aircraft is een ontwerptrend die aandringt op de integratie van meer elektrische systemen in een traditioneel vliegtuigontwerp. De reden daarachter is om een elektrisch systeem te gebruiken om de prestaties van het vliegtuig te verbeteren, de onderhoudskosten te verlagen en het gewicht te verminderen. Er zijn drie belangrijke ontwerpstappen voor meer elektrische vliegtuigen:
Een meer elektrisch vliegtuigontwerp:
Boeing 787-vliegtuigen zijn het beste voorbeeld om deze eerste MEA-ontwikkelingsstap te illustreren. Met het 787-programma wist Boeing het Air Power-netwerk te verwijderen dat van oudsher werd gebruikt voor het ontluchten van vliegtuigen en het ijsvrij maken van de vleugels. Boeing realiseert deze technologie brcktrough met de integratie van More Electric Systems zoals elektrisch ontdooien van de vleugels, elektrisch cabinedruksysteem, elektrische starter/generator,...
Dit nieuwe ontwerp van More Electrical Aircraft resulteert in een hogere vermogensbehoefte bij de distributie en conversie. Om het gewicht van het stroomdistributienetwerk te optimaliseren, integreerde Boeing een nieuw 270VDC-netwerk op de 787.
Het hybride elektrische vliegtuigontwerp:
De tweede stap naar de More Electric Aircraft is de hybride-elektrische ontwerpoplossing. De oplossing bestaat uit het gebruik van een traditionele brandstofmotor in combinatie met een energieopslagsysteem om de elektrische voortstuwing van het vliegtuig aan te drijven.
Er zijn momenteel maar weinig projecten in ontwikkeling zoals Zunum, Airbus – Rolce-Royce, XTI, Bell Helicopter Air Taxi,… De huidige vliegtuigen die met dit ontwerp in ontwikkeling zijn, kunnen de grootte hebben van een VTOL-vliegtuig met 4 zitplaatsen tot een regionaal commercieel vliegtuig met 100 zitplaatsen. Het voordeel van deze oplossing is het optimaliseren van het brandstofverbruik en de actieradius.
Het All Electric vliegtuigontwerp:
De laatste en ultieme oplossing in de More Electric Aircraft-trend is het volledig elektrische vliegtuigontwerp. Dit betekent dat het energieopslagsysteem de energie volledig kan leveren voor alle vliegtuigbehoeften (voortstuwing, avionica, ijsvrij maken, cabine, ...).
De grote beperking van dit ontwerp komt momenteel van het energieopslagsysteem dat nog niet overeenkomt met de vereiste vermogen / gewichtsverhouding die nodig is voor grote vliegtuigen met alle veiligheidsvereisten voor de ruimtevaart. Aan de andere kant is dit ontwerp volledig haalbaar met de huidige technologie voor eVTOL-vliegtuigen (<4 personen). Voorbeeld omvatten: Lilium, Joby aero, Vahana (Airbus), Aurora (Boeing), Cora (Kitty Hawk | Google Boeing),…
The More Electric Aircraft door professor Patt Wheeler van de Universiteit van Nottingham, VK
Meer toekomstige kansen voor elektrische vliegtuigen:
Zelfs als we nog een paar jaar moeten wachten voordat we getuige zijn van een commercieel vliegtuig met +100 passagiers dat volledig elektrisch vliegt, weten we vandaag dat de toekomstige vliegtuigen More Electric zouden zijn. Nu deze trend enkele jaren geleden is begonnen, ontstaan er nieuwe marktkansen in de volgende categorieën:
- Elektro Mechanische aandrijvingen
- Elektrisch cabinedruksysteem
- Elektrisch ontdooien
- Elektrische voortstuwing
- Machtsverdeling
- Stroomconversie (ACDC, DCDC, DCAC)
- Energieopslag (Batterijtechnologieën, Brandstofcel,..)
- ...
Lucht- en ruimtevaartenergieconversie Kansen en uitdagingen:
Als gevolg van de behoefte aan meer elektrische vliegtuigen is er meer elektrisch vermogen nodig voor het toekomstige vliegtuigontwerp van morgen. Met deze toename van de stroombehoefte helpen we bij een toename van de capaciteit van het energieopslagsysteem dat een hoogvermogen DC-netwerk in het vliegtuig vertaalt. Het 270VDC-stroomnetwerk dat op de Boeing 787 is geïntroduceerd, is de eerste stap van vliegtuigfabrikanten op deze manier. Hier is een overzicht van de toekomstige potentiële DC-netwerkbehoeften, afhankelijk van het vliegtuigontwerp:
|
270VDC |
1e stap Meer elektrische vliegtuigen (B787) |
|
600 VDC – 1000 VDC |
10 zitplaatsen H- elektrisch vliegtuig | 4 zitplaatsen eVTOL |
|
2000 VDC – 5000 VDC |
+100 stoel H- elektrisch | -100 stoelen allemaal elektrisch |
Met deze toename van het DC-stroomnetwerk zijn we momenteel getuige van nieuwe kansen op het stroomconversiesysteem (AC DC, DC DC, DC AC).
AC-DC is nodig voor de ombouw van de opwekking (motor) naar het DC-net.
DC-AC is nodig voor de conversie van het DC-netwerk naar de AC-systemen (elektrische voortstuwing, ander potentieel systeem dat niet kan worden gevoed door het traditionele AC-netwerk,...)
DC-DC is nodig voor de conversie van het DC-netwerk naar de DC-systemen (batterij, secundaire systemen, ...)
De uitdaging voor de apparatuur voor stroomconversie is om de prestaties te evenaren die worden vereist door de vliegtuigfabrikanten. We zien momenteel apparatuur in R&D-fase met een verhouding van 8 kW/kg en een streefdoel voor de nabije toekomst van 15 kW/kg. We zien ook een aanzienlijke toename van de stroombehoefte bij het toekomstige ontwerp van More Electric Aircraft.
Leveranciers van hoogvermogen bidirectionele dc-dc-converterapparatuur voor ruimtevaart:
Momenteel worden DC DC-converters alleen gebruikt bij conversieproblemen voor secundaire systemen. Deze secundaire systemen met verschillende dc-ingangen moeten hun stroom halen uit het 28VDC-vliegtuignetwerk. Hoogvermogen dc-dc-conversie verschijnt met de behoefte aan nieuwe, volledig elektrische of nieuwe hybride elektrische vliegtuigen om een hoog-gelijkspanningsnetwerk om te zetten.
Hier is een lijst met leveranciers van apparatuur die vatbaar zijn voor de ontwikkeling van een krachtige bidirectionele dc-dc-converter voor ruimtevaarttoepassingen.
De traditionele lucht- en ruimtevaartspelers:
Megagitt:
Meggitt heeft de meest geavanceerde communicatie bij het bespreken van meer elektrische vliegtuigen en nieuwe aangepaste stroombehoeften voor elektrische of hybride elektrische projecten.
Ze hebben een speciale pagina met verschillende oplossingen voor deze vliegtuigen, waaronder motoren, actuatoren, voedingssystemen, batterijen, ... Ze stellen een interessante stapsgewijze analyse-aanpak voor om een complete oplossing te bieden. Hier is meer informatie.
General Electric:
GE is misschien wel de meest geavanceerde traditionele speler op het gebied van de ontwikkeling van stroomconversie, opwekking en distributie van vliegtuigen, inclusief hoogvermogen DC DC-conversiesystemen.
Ze openden in 2012 een onderzoekscentrum voor alle elektrische en hybride vliegtuigvermogenselektronica zie artikel. hun huidige stroomconversie productlijn: is ingebed op verschillende grote vliegtuigen.
Safran-groep:
Met de gecombineerde expertise van Safran Electronic & Power en Zodiac Electronic & Power, is de Safran-groep een belangrijke leverancier van oplossingen voor de opwekking, conversie en distributie van vliegtuigen. Ze zijn absoluut echt betrokken bij de ontwikkeling van More Electric Aircraft en hier zijn bepaalde informatie die ze hebben gepubliceerd.
Thales:
Thales is een belangrijke leverancier van apparatuur voor stroomconversie, distributie en opwekking. Ze ontwikkelen hun capaciteiten op elektrische systemen voor de More Electrical Aircraft. Dit is wat ze hebben gecommuniceerd
Crane Aerospace & Electronics
Crane is een traditionele en historische leverancier van apparatuur voor Airbus, Boeing, ... Hun DC DC-mogelijkheden zijn gebaseerd op kleine stroomomvormers, batterijbeheersysteem en DC-netwerkdistributie en -beheer die kunnen worden aangepast en een conversiemodule kunnen bevatten. Meer informatie vindt u hier.
KGS-ruimtevaart:
KGS heeft een vrij grote productlijn van stroomomvormers, waaronder dc dc-converters. Hun DC dc-product richt zich op secundaire conversieproblemen met een laag stroomverbruik. Meer informatie over hun mogelijkheden.
GMT:
De grootste leverancier van ruimtevaartapparatuur is echt betrokken bij het ontwerp van More Electric Aircraft. Zelfs als ze hun inspanningen richten op de stroomverdeling en opwekking, zijn ze nog steeds een interessante actor om over dit onderwerp te vermelden. Bekijk hun werk op de Boeing 787.
astronomie:
Astronics Corporation is ook een traditionele speler die betrokken is bij de distributie en opwekking van Aircraft Power-conversie. Astronics is in het bijzonder betrokken bij Cabin power conversie systemen zoals Passenger in stoel voeding, kombuis voeding, … Astronics huidige product portfolio toont geen power system voor meer dan 7kW toepassingen. Hier vindt u meer informatie over hun mogelijkheden.
Nieuwe spelers:
Siemens:
Het Duitse bedrijf is de afgelopen jaren erg actief geweest met belangrijke partnerschappen en R&D-projecten op het gebied van de ontwikkeling van elektrische vluchten. De belangrijkste projecten in ontwikkeling zijn: Airbus EfanX, City Airbus, Siemens Magnus eFusion,…
Het bedrijf richt zijn ontwikkelingsinspanningen op elektrisch voortstuwingssysteem, stroomconversie (DC-AC en DCDC), stroomdistributie voor verschillende vermogensklassen.
Tame-Power is een leverancier van stroomconversieoplossingen voor de automobielindustrie en de industrie met aanpassingsmogelijkheden voor de ruimtevaart. De bestaande productlijn van DC DC converters heeft een vermogen van 3,5kW tot 80kW met vloeistof, ventilator, natuurlijke koeling.
****
Bovenstaande lijst wordt bijgewerkt. Als u een leverancier van oplossingen bent en niet in dit artikel wordt genoemd, neem dan contact met ons op. Gebruik de volgend contactformulier, vergeet dan niet de titel van het artikel te vermelden en een link naar de pagina met de mogelijkheden van uw bedrijf toe te voegen.
AerospaceExport.com
