Время чтения: 2 мин

Слово «электричка» стало привычным. Бурно развивается автомобильный электротранспорт. Чуть медленнее идет электрификация авиации. Но появление такой машины как электрический самолет уже не за горами.


Что читают сегодня с этим материалом? История Игр — как украинцы покоряли Зимние Олимпиады


Электрификация бывает разной

Для людей, мало сведущих в самолетостроении и авиации, электрический самолет — это машина, которая движется в воздухе с помощью электродвигателей. Сильно утрируя, можно сказать, что в электрическом самолете двигатели внутреннего сгорания, вращающие винты, заменяются на электродвигатели, питаемые аккумуляторными батареями.

Однако при более глубоком погружении в тему оказывается, что все гораздо сложнее и запутаннее.
Ведь летательный аппарат (самолет, вертолет, дрон) — сложнейшее устройство, включающее в себя механические, гидравлические, пневматические и электрические системы.

Специалисты в авиастроении выделяют несколько уровней электрификации летательных аппаратов. Первый — для создания тяги используются газотурбинные или поршневые двигатели. Но подавляющая часть оборудования получает энергию от общей системы электроснабжения. Это самолет с повышенной электрификацией оборудования.
Полностью электрический самолет на 100% использует электроэнергию. В том числе приводится таковой в движение.
Возможен еще и гибридный вариант. В этом случае для получения энергии и решения каких-то второстепенных задач используется двигатель внутреннего сгорания.

Электрический самолет — немного истории

Идея применить электричество для перемещения летательных аппаратов не давала человеку покоя с самого начала авиационной и даже воздухоплавательной эры.

В 1883 году француз Гастон Тиссандье первым взлетел на дирижабле, снабженном электромотором. Но еще полстолетия все, что делалось в этой области, оставалось не больше, чем экспериментами. Электроприводы в различных системах самолетов активно начинают применяться только через 50 лет.

Первыми самолетами с повышенной электрификацией оборудования историки авиации называют две машины. Это бомбардировщик Пе-2 (СССР, 1939 г.) и истребитель Focke-Wulf FW-190 (Германия, 1941 г.).


Что читают сегодня с этим материалом? Успешная карьера — 5 простых шагов и советы экспертов


На советской машине насчитывалось около полусотни электромоторов. Они применялись, в частности, для систем управления самим самолетом и бомбосбрасывателем, поддержанием давления в гидравлике и т. д. В нацистском самолете были электрифицированы подача топливной смеси, работа закрылков, перезарядка вооружения. Шасси «фоккера» оснастили электромеханическим механизмом выпуска.

Анализ боевых действий показал, что электромеханическое оборудование гораздо более живучим, чем его с гидравлические аналоги.

  • военный самолет
    Пикирующий бомбардировщик Пе-2 (СССР)
Интерес к повышению электрификации самолетов резко возрос в 80-х годах прошлого века. К тому времени уже появилось понимание того, какие огромные выгоды она даст пассажирским и грузовым авиаперевозкам. Но только в последние десять лет возникли предпосылки для принципиального рывка в области создания и применения электрических самолетов.

О выгодах и проблемах

В Стратегии развития авиации, утвержденной Еврокомиссией, указаны любопытные показатели, которые необходимо достигнуть в ближайшие десятилетия.

К 2050 году следует снизить объемы выбросов СО2 на 75%, а оксидов азота на 90%. Уровень шума должен быть снижен на 65%. При использовании существующих технологий таких показателей достичь нереально. Поэтому электрический самолет становится не просто модой, а необходимостью.

Кроме того, этот процесс принесет и другие выгоды: повышение безопасности эксплуатации, оптимизация внутреннего объема воздушного судна. Наконец, сокращаются расходы на сборку и техническое обслуживание летательных аппаратов, повышается их доступность для общества.

Однако светлые перспективы сильно омрачаются техническими реалиями. В конструировании электрических самолетов есть немало сложных вопросов, еще ждущих своего решения. Однако в первую очередь речь идет об источниках питания.


Что читают сегодня с этим материалом? Киноотцу «Ромео и Джульетты» Франко Дзеффирелли — 95!


Тяжелые и слабые

На наших глазах появилось и получило широкое распространение новое поколение аккумуляторов на базе литий-ионной (Li-ion) технологии. Они заметно превосходят все существовавшие прежде электрохимические источники тока (Ni-Cd, Ag-Zn, свинцово-кислотные).

аккумуляторы, электрический самолет

Литий-ионные аккумуляторы применяются во многих сферах деятельности

Благодаря Li-ion-аккумуляторам уменьшились размеры электронных гаджетов и стали обыденностью электрокары. Такие «батарейки» приводят в движение простенькие скутеры безвестных китайских марок, что распиаренные масковские «теслы». Li-ion-аккумуляторы создали предпосылки для многочисленных конструкций электрических самолётов за последние полтора десятка лет.

Правда, несколько случаев самовозгорания аккумуляторов в смартфонах одного известного бренда вызвали пару лет назад громкий скандал. Службы авиабезопасности даже запретили проносить такие устройства на борт самолетов.

Увы, и эти батареи слишком массивны, а также они обладают недостаточной емкостью, чтобы их можно было широко применить в авиации. Показательный пример. Электрический самолет израильской компании Eviation перевозит на весьма скромное расстояние 6−9 пассажиров. При этом общий вес машины — 6 т, а вес батарей — 2,7 т.


Что читают сегодня с этим материалом? Карнавал по Европе — драка с апельсинами и мясоед вместо Масленицы


Незатейливый расчет показывает, что самолет вместимостью 150 человек потребует до 40 т аккумуляторов. Для сравнения: взлетный вес Boeing 737−800 (кол-во кресел 160−190) — около 79 т. При этом дальность полета такой машины — около 5 тысяч км, что для электросамолетов остается пока нереальным. Емкости батарей хватает на очень короткое время полета.

Трудности с аккумуляторами стали главной причиной того, что перспективные и уже существующие электросамолеты не могут составить конкуренции лайнерам, использующимся в массовых авиаперевозках. Большинство из них рассчитаны на перевозку нескольких человек на короткие расстояния.

Электрический самолет — поговорим об альтернативах

Пока проблема эффективных аккумуляторов не решена, приходится искать иные варианты. Одним из них является упомянутая выше гибридная схема.

В этом случае двигатель внутреннего сгорания приводит в действие электрогенератор, который и обеспечивает энергией все системы самолета. Такую машину в настоящее время совместно разрабатывают компании Airbus, Rolls-Royce и Siemens.

Самолет E-Fan X рассчитан на перевозку 50−100 пассажиров. Предполагается, что первый демонстратор взлетит в 2020 году.

электрический самолет

Гибридный пассажирский самолет E-Fan X (иллюстрация Airbus)

Еще один возможный источник энергии — электрохимические генераторы, преобразующие водород в электроэнергию. Такие машины уже поднялись в воздух. Это HY4 — результат трудов немецких и словенских инженеров. Все его системы получают энергию от химического взаимодействия водорода и кислорода. Выхлоп у HY4 совершенно безвредный — водяной пар.

В КНР в 2017 г. также провели первые испытания гибридного электросамолета. Причем он создан на базе уже получившего лицензию на серийное производство Rui Xiang RX1E.

Наконец, в некоторых случаях могут пригодиться и солнечные батареи. Самый известный такой электрический самолет — Solar Impulse 2. Машина прославилась после того, как используя исключительно энергию Солнца, облетела вокруг света. 17 тыс. фотоэлементов покрывающих крылья Solar Impulse 2 питают 4 электромотора.

Конечно, такую необычную конструкцию не применишь в массовых авиаперевозках. Но для нее найдется масса других задач. Например, раздача мобильного интернета в труднодоступных регионах.

Что читают сегодня с этим материалом?

Понравилась статья? Что думаете? Расскажите нам