Os conversores de energia DCDC já são amplamente usados na indústria aeroespacial e de defesa. Isso se deve principalmente à existência da rede 28VDC que você encontrará em todas as aeronaves comerciais, helicópteros, jatos executivos, ... Essa rede é usada principalmente para alimentar sistemas secundários nas aeronaves, como aviônicos.
Neste artigo, vamos nos concentrar nos conversores CC-CC bidirecionais de alta potência aeroespacial, que são um sistema chave no desenvolvimento de aeronaves mais elétricas.
Conteúdo
A aeronave mais elétrica:
The More Electrical Aircraft é uma tendência de design que impulsiona a integração de mais sistemas elétricos em um design de aeronave tradicional. A razão por trás disso é o sistema elétrico usado para melhorar o desempenho da aeronave, reduzir os custos de manutenção e reduzir o peso. Existem três etapas principais de projeto de aeronaves mais elétricas:
Um projeto de aeronave mais elétrica:
A aeronave Boeing 787 é o melhor exemplo para ilustrar essa primeira etapa de desenvolvimento do MEA. Com o programa do 787, a Boeing conseguiu remover a rede Air Power que era historicamente usada para o sangramento de aeronaves e o degelo de asas. A Boeing consegue essa tecnologia por meio da integração de Mais Sistemas Elétricos, como degelo elétrico da asa, sistema elétrico de pressão da cabine, partida / gerador elétrico,
Este novo projeto de Aeronave Mais Elétrica resulta em um requisito de energia mais alto na distribuição e conversão. Para otimizar o peso da rede de distribuição de energia, a Boeing integrou uma nova rede 270VDC no 787.
O projeto da aeronave Hybrid Electric:
O segundo passo em direção ao More Electric Aircraft é a solução de design Hybrid-Electric. A solução consiste na utilização de um motor a combustível tradicional em combinação com um sistema de armazenamento de alta energia para movimentar a propulsão elétrica da aeronave.
Poucos projetos estão atualmente em desenvolvimento, como Zunum, Airbus - Rolce-Royce, XTI, Bell Helicopter Air Taxi, ... As aeronaves em desenvolvimento usando este projeto podem ter o tamanho de uma aeronave VTOL de 4 lugares para uma aeronave comercial regional de 100 lugares. O benefício desta solução é otimizar o consumo de combustível e o alcance.
O projeto da aeronave totalmente elétrica:
A última e definitiva solução na tendência de aeronaves mais elétricas é o design de aeronaves totalmente elétricas. Isso significa que o sistema de armazenamento de energia pode fornecer totalmente a energia para todas as necessidades de voo da aeronave (propulsão, aviônica, degelo, cabine, ...).
A grande limitação desse projeto vem atualmente do sistema de armazenamento de energia que ainda não corresponde à relação potência / peso exigida para aeronaves de grande porte com todos os requisitos de segurança aeroespacial. Por outro lado, este projeto é totalmente viável com a tecnologia atual para aeronaves eVTOL (<4 pessoas). Exemplos incluem Lilium, Joby aero, Vahana (Airbus), Aurora (Boeing), Cora (Kitty Hawk | Google Boeing),…
The More Electric Aircraft, do Professor Patt Wheeler, da University of Nottingham, Reino Unido
Mais oportunidades futuras de aeronaves elétricas:
Mesmo que ainda tenhamos de esperar alguns anos antes de testemunhar uma aeronave comercial de +100 passageiros voando totalmente elétrica, sabemos hoje que as aeronaves do futuro seriam Mais Elétricas. Com essa tendência iniciada há alguns anos, novas oportunidades de mercado estão surgindo nas seguintes categorias:
- Atuadores eletromecânicos
- Sistema de pressão da cabine elétrica
- Degelo elétrico
- Propulsão elétrica
- Distribuição de poder
- Conversão de energia (ACDC, DCDC, DCAC)
- Armazenamento de energia (tecnologias de baterias, célula de combustível, ..)
- ...
Oportunidades e desafios de conversão de energia aeroespacial:
Como resultado das necessidades de aeronaves mais elétricas, mais energia elétrica é necessária no design das aeronaves do futuro. Com este aumento da necessidade de Energia, auxiliamos a um aumento da capacidade do sistema de armazenamento de energia que traduz a rede CC de alta potência na Aeronave. A rede de energia 270 VCC introduzida no Boeing 787 é o primeiro movimento dos fabricantes de aeronaves nesse sentido. Aqui está uma visão geral das necessidades futuras da rede DC em potencial, dependendo do projeto da aeronave:
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270VDC |
1ª etapa Mais Aeronaves Elétricas (B787) |
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600 VCC - 1000 VCC |
10 assentos H- aeronaves elétricas | 4 assentos eVTOL |
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2000 VCC - 5000 VCC |
+100 assento H- elétrico | -100 assentos totalmente elétricos |
Com este aumento da rede de energia DC, atualmente testemunhamos novas oportunidades no sistema de conversão de energia (AC DC, DC DC, DC AC).
AC-DC é necessário para a conversão da geração (motor) para a rede DC.
DC-AC é necessário para a conversão da rede DC para os sistemas AC (propulsão elétrica, outro sistema potencial que não pode ser alimentado pela rede AC tradicional, ...)
DC-DC é necessário para a conversão da rede DC para os sistemas DC (bateria, sistemas secundários, ...)
Os desafios no equipamento de conversão de energia é igualar o desempenho exigido pelos fabricantes de aeronaves. Atualmente, estamos vendo equipamentos em fase de P&D com uma proporção de 8 kW / kg e meta para o futuro próximo de 15 kW / kg. Estamos vendo também um aumento significativo na necessidade de energia no futuro projeto de aeronaves mais elétricas.
Fornecedores de equipamentos conversores CC-CC bidirecionais de alta potência para a indústria aeroespacial:
Atualmente, os conversores DC DC são usados apenas em problemas de conversão para sistemas secundários. Esses sistemas secundários com várias entradas CC precisam receber energia da rede de aeronaves de 28 VCC. A conversão DC-DC de alta potência surge com a necessidade de novas aeronaves totalmente elétricas ou novas aeronaves híbridas elétricas para converter a rede de alta tensão DC.
Aqui está uma lista de fornecedores de equipamentos que são suscetíveis a evoluir para o desenvolvimento de Conversores CC-CC bidirecionais de alta potência para aplicações aeroespaciais.
Os jogadores aeroespaciais tradicionais:
Meggitt:
Meggitt tem a comunicação mais avançada ao discutir sobre Aeronaves Mais Elétricas e novas necessidades de energia customizada para projetos elétricos ou elétricos híbridos.
Eles têm uma página dedicada com várias soluções para essas aeronaves, incluindo motores, atuadores, sistemas de energia, baterias, ... Eles propõem uma abordagem de análise passo a passo interessante para fornecer uma solução completa. Aqui estão mais informações.
General Electric:
A GE é talvez o ator tradicional mais avançado no desenvolvimento de conversão, geração e distribuição de energia de aeronaves, incluindo sistemas de conversão CC de alta potência CC.
Eles abriram em 2012 um centro de pesquisa para todos os aparelhos elétricos e eletrônicos de potência para aeronaves híbridas ver artigo. A corrente deles linha de produtos de conversão de energia está embutido em várias aeronaves importantes.
Grupo Safran:
Com a experiência combinada da Safran Electronic & Power e Zodiac Electronic & Power, o grupo Safran é um grande fornecedor de soluções de geração, conversão e distribuição de energia para aeronaves. Eles estão definitivamente realmente envolvidos no desenvolvimento de aeronaves mais elétricas e aqui estão algumas informações que publicaram.
Tales:
A Thales é um grande fornecedor de equipamentos de conversão, distribuição e geração de energia. Eles estão desenvolvendo seus recursos em sistemas elétricos para a Aeronave Mais Elétrica. Aqui está o que eles comunicaram
Guindaste aeroespacial e eletrônica
A Crane é uma fornecedora tradicional e histórica de equipamentos para Airbus, Boeing, ... Seus recursos DC DC estão em pequenos dispositivos de conversão de energia, sistema de gerenciamento de bateria e distribuição e gerenciamento de rede DC que podem ser personalizados e podem incluir módulo de conversão. Mais informações aqui.
KGS Aeroespacial:
A KGS tem uma linha de produtos bastante grande de conversores de energia, incluindo conversores CC CC. Seus produtos DC DC estão se concentrando em problemas de conversão secundária com baixo consumo de energia. Mais informações sobre suas capacidades.
UTC:
O maior fornecedor de equipamentos aeroespaciais está realmente envolvido no projeto de aeronaves mais elétricas. Mesmo que eles estejam concentrando seus esforços na distribuição e geração de energia, eles ainda são um ator interessante a ser mencionado neste tópico. Veja o trabalho deles no Boeing 787.
Astrônica:
Astronics corporation também é um ator tradicional envolvido na geração e distribuição de conversão de energia de aeronaves. A Astronics está particularmente envolvida em sistemas de conversão de energia de cabine, como fonte de alimentação de passageiro no assento, fonte de alimentação de galley, ... O portfólio de produtos atual da Astronics não mostra sistema de energia para mais de 7 kW de aplicações. Aqui estão mais informações sobre seus recursos.
Os novos jogadores:
Siemens:
A empresa alemã tem estado muito ativa nos últimos anos apresentando grandes parcerias e projetos de P&D no desenvolvimento de voos elétricos. Os principais projetos em desenvolvimento são Airbus Efan X, City Airbus, Siemens Magnus eFusion, ...
A empresa está concentrando seus esforços de desenvolvimento em sistema de propulsão elétrica, conversão de energia (DC-AC e DCDC), distribuição de energia para várias classes de energia.
A Tame-Power é uma fornecedora de soluções de conversão de energia automotiva e da indústria com recursos de personalização aeroespacial. A linha de produtos existente de conversores DC DC tem potência de 3,5kW a 80kW com líquido, ventilador e resfriamento natural.
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A lista acima será atualizada. Se você for um provedor de soluções e não for mencionado neste artigo, entre em contato conosco. Use o seguinte formulário de contato, não se esqueça de mencionar o título do artigo e anexe um link para a página de recursos da sua empresa.
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