Električna varijanta avijacijskog mlaznog motora

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Kaplar ::Do ovde se stiglo:

Izračunao sam i asinhroni motor sa klasičnim rotorom unutar statora , po engleski "inbound rotor". Po meni, bolja varijanta bi bila takozvani "outbound rotor", odnosno rotor, koji se okreće oko statora. Rotor bi se nalazio u titanijumskoj košuljici, na čijem obodu bi bile ugrađene lopatice. Istina, veća bi bila zamajna masa, veće bi bile centrifugalne sile na samu košuljicu, ali konceptualno bi mašina bila daleko robusnija i lakša za održavanje i remont. Da ne kažem da bi sa uskim tolerancijama u izradi, ova mašina imala bukvalno rasterećenje ležajeva usled postojanja magnetnih sila.

Radim trenutno (kada mi vreme dopusti) varijantu rotora sa stalnim magnetima. To bi dalo još manju i lakšu mašinu. Imam čak u planu i uvođenje nekih novih tehnologija za izradu statora, što bi u ukupnom dovelo do veoma jeftine mašine i veoma pogodne za visokoserijsku proizvodnju. I sadašnje tehnologije su veoma pristupačne, ali ova bi bila sledeći korak.
Što si hteo postiči time da si stavio elektromotor u turbinu?

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Time si praktično zamenio izvor snage za fen, koji čini najveći deo sile potiska i u principu ostvaruješ mogućnost da dokažeš da električni fen motor ima perspektivu.

U principu, da bi jednostavno uradio zamenu na električni mlazni motor, onda radiš prostu zamenu delova, koji stvaraju energiju, a to su komora za sagorevanje i prvi i drugi stepen turbine. Prvi stepen turbine pokreće kompresor, a drugi stepen turbine pokreće fen.

Recimo i to da ovim putem mlazni motor postaje jednoprotočni, odnosno, silu potiska daje samo spoljna kontura.

Postoji tu još opcija svakako.

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

A gde ćeš nači dovoljno struje za električni motor u turbini? Nisam siguran ni da može ovoliko mali elektromotor dati dovoljnu snagu koja treba turbini za sabijanje vazduha. Zubčanički dodatni prenos daje još dodatnu težinu... Nisam siguran ni da bi bio takav elektromotor lakši od turbina za sabijanje vazduha koje se izrađuju od lakih legura.

• 1Ovo se svidja korisniku: zixo
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Držaću se komentara vezanih za sam motor, a za izvor energije nemojte brinuti. Ovo je za sada ispravna putanja, sudeći prema perspektivnim projektima NASA-e Boinga, Lokid Martina, Gramana i EADS-a. Na istoku je direktor CAGI-ja još pre tri godine držao prezentaciju o ovome.

Pošto sam ja konstruktor motora i generatora, reći ću ti samo da je trenutni koncept - glavni turbogenerator, koji napaja dva elektromotora fen tipa, koji obezbeđuju krstarenje na 0.77maha, ili na 2-2.5 maha u zavisnosti od namene. Trenutno je osnovna primena na velikim avionima. Jasno je i zašto.

U prošlom veku, plan je bio smestiti nuklearni reaktor u avionu. Tadašnji nivo poznavanja elektromagnetnog proračuna i tehnologija izrade električnih mašina je dozvoljavao smeštanje ovakvog sistema u TU-95, ili u C-130, što su ljudi i radili. Danas jedino u svetu rusi imaju nuklearne baterije i predstavljaju najperspektivniju putanju u razvoju skladištenja energije.

Dalje, već sam govorio da elektromotor kada krene da se vrti na obrtajima, na kojima radi prvi, ili drugi stepen turbine, on po masi može da bude lakši od čitavog gorivnog sistema, pumpi, kontrolera pritiska, komore za sagorevanje, turbinskog kola i još mnogo čega. Da ne kažem da jeftinim i laganim sistemom za kontrolu broja obrtaja motora zamenjujemo čitave dodatne sisteme ručne, poluautomatske, ili automatske kontrole rada aktuelnih motora. Jednostavno, prednosti su veoma primetne. Isto važi i za generator.

Zašto onda avion i dalje nosi kerozin? Pa zato što jedan turbogenerator na kerozin, sa novim tehnologijama može podići stepen korisnog dejstva na skoro 50%, dok elektromotori imaju taj isti stepen na preko 95%. Uzimajući u obzir da dva elektromotora menjaju četiri mlazna, za isti dobijeni potisak, cela letelica može da ima četiri puta uvećan dolet, ili da sa istim količinama goriva ima isti dolet u klasi nosivosti, samo na tri puta većoj brzini.

Naravno, nadam se da ne treba dva puta reći, zašto se odustalo od nuklearnog reaktora u avionu i zašto se oprezno razmišlja o nuklearnim baterijama.

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Koliko znam zabranjena je upotreba nukleranih reaktora u zračnim plovilima. Dok su baterije izuzetno teške. Ako izbaciš stupanj ili više sistema za sabijanje vazduha u motoru još uvek treba pumpa za gorivo i ostala oprema za 1. stupanj, tako da se to ne može zameniti elektromotorom. Dabome treba turbogenerator, koji je lakši od klipnog za struju što bi trebalo rezultisati većom potrebnom količinom goriva od varijante sa običajenim turbofan motorima.

Inaće obični elektromotori sa namotima od bakrene žice prilično su teški pa me zanima jesu za avione predviđeni nekakvi drugačiji, lakši elektromotori?

Ako možeš da daš neki link ili više na tu temu sa iscrpnijim informacijama jer mi se čine tvoji argumenti teško prihvatljivi za mlazni avion dok za propelerski još bi nekako prihvatio tvoje argumente. Ako su elektromotori sa turbogeneratorom lakši od turbofan motora sa vratilom i APU. Nešto bi se ušparalo na težini i zamenom hidrauličkog sistema sa elektromotorima za pokretanje krmarečih površina i podizanje/spuštanje stajnog trapa.

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Ovo je trenutno jedan od primera iz EU:

http://www.airbusgroup.com/int/en/corporate-social.....craft.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Airbus_E-Fan

Na primer, ovde se nalazi video prezentacija jedne varijante transportne letilice:

https://www.youtube.com/watch?v=Fb8Pe6Zupdk

Što se tiče elektromotora, on će u skladu sa povećanjem broja obrtaja i pravilnim elektromagnetnim optimiranjem, dobijati jednako uvećanje po snazi. Sa uvećanjem radne frekvencije, elektromotor dobija i na umanjenju mase, pošto se smanjuje količina gvožđa. Sa uvećanjem frekvencije, takođe umanjujemo masu bakarnog namotaja, jer on se tada treba praviti u formi cevi, a ne žica. Eventualno izrada namotaja od licnastog bakra, što se primenjuje u našoj kompaniji za izradu velikih brzinskih motora. Dalje, elektromotor u varijanti BLDC sa npr. fiksnom vrednošću pobude bi po meni bio najbolji izbor za izradu u fan motorima. Pobuda bi se pravila od stalnih magneta. Jaram pobude ne bi bio potreban, pa bi se magneti smeštali po titanijumskom plaštu iznutra, a spolja bi se mogle montirati lopatice. U mojim proračunima, za na primer motor sa slike, obična asinhrona mašina ima oko 800kg. Masa navedenog mlaznog motora je 2150kg u "suvom stanju", dakle kada nema u svom sistemu nijedne kapi kerozina. Ako navedem da elektromotor treba samo tri kabela i da on na takav način zamenjuje cevi gorivnog sistema, komoru za sagorevanje, kompresor, prvi i drugi stepen turbine i komoru mešanja unutrašnje i spoljašnje konture vazduha, može se izračunati kolika je stvarna ušteda u jednom i gubitak u drugom sistemu i obratno. U radnom stanju, elektromotor ne dobija na masi, jer on se ne popunjava gorivom.

Kada imaš centralni turbogenerator, to je sistem mnogo veće efikasnosti od sistema sa pumpama za gorivo, regulacijom i četiri mlazna motora. Jedan centralni turbogenerator sa ukupnim stepenom korisnog dejstva od oko 50% i dva mlazna motora sa stepenom korisnog dejstva od oko 95% (prema mojim proračunima to ide do nekih 97%) treba uporediti sa četiri mlazna motora, čiji su stepeni korisnog dejstva od 45% do 50%.

Umanjenje u masi sistema je evidentno, ako se krene u smeru ka podizanju napona sistema. Ove jeseni smo pregovarali sa švajcarskim univerzitetom o nekim perspektivnim projektima u kojima je predočeno da bismo za brodove ubuduće trebali raditi visokonaponske generatore. Razlog je jednostavan - treba izbaciti višak mase. Za taj univerzitet smo recimo tom prilikom isporučili jednu jako specijalnu mašinu, koja je višefunkcionalna. Isto je odabran smer - visoki napon. Sa efikasnijim izolacionim materijalima (primer su nanomaterijali, gde naša kompanija namerava da otkupi jednu fabriku, koja upravo ovo proizvodi), sve ovo postaje još primamljivije za primenu.

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Ni jedan link ne podržava tvoju ideju mlaznog hibridnog motora sa elektromotorom. Sve ideje su onakve kakve sam ja postovao. Znači turbogenerator sa elektromotorima za pogon propelera ili vazdušnih turbina. Možda tvoja ideja drži vodu ali ja sam skeptičan dok ne vidim neke osnovne izračune glede težine, gabarita i jačine elektromotora koji bi zamenio više stupanjsko turbokompresorsko sabijanje vazduha konkretnog motora. Ako bi tvoja ideja proradila to bi bilo rešenje za proboj zvučnog zida jer samim elektromotorima sa propelerima ili vazdušnim turbinama to nemože. Problem kod propelera i vazdušnih turbina je i niži plafon visine leta.

Postoji i jedna nedoumica kako bi elektromotorom sabijao vazduh, koliko stupnjeva kompresorskih turbina bi bilo potrebno na vratilu elektromotora? I dali bi bilo to zadovoljavajuče za potreban tlak i koliko bi to doprinelo težini? Pretpostavljam da bi se vratilo elektromotora vrtelo brže od vratila postoječih mlaznih turbofan motora?

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Kolega @jazbar, mozda niste razumeli koncept koji je kolega @Kaplar prezentovao - a mozda je i nejasno imenovan u temi. Koncept nije elektricni "mlazni motor" jer to podrazumeva sagorevanje i izduv vruceg vazduha - vec je elektricni ventilatorski pogon - dakle "fan" deo od "turbofan" motora. U konvencionalnim turbofan motorima - pogotovo HBP (high by-pass) tipu ventilator pruza veliki deo pogona za krstarenje ...i zato je ta vrsta motora mnogo ekonomicnija od jednoprotocnog mlaznog motora (gde celokupni protocni vazduh se zagreva).

Najbolje prikazana komercijalna upotreba je u ruskom konceptu za veliki transport avion ...kolega @Kaplar je postovao ranije ...evo ga opet https://www.youtube.com/watch?v=Fb8Pe6Zupdk

Dakle jedan veliki mlazni motor sa dodatnim turbo-generatorom proizvodi potreban potisak za uzletanje zajedno sa elektricnim pogonskim ventilatorima - "ducted fans" - koji su vrsta visoko brzinskog propelera (dakle manjeg precnika ali sa vecim obrtajima). Primer tog "duct fan" koncepta pogona je "fenestron" na Gazela helikopteru umesto propeler elisa na repnom rotoru.

Da bi koncept bio klasifikovan kao mlazni pogon taj fan treba da proizvede otprilike iste izlazne parametre vazduha kao na HBP mlaznim motorima - i da ima "mlaz". To zahteva otprilike 1,5-2 puta povecanje pritiska vazduha kroz taj "fan" - to je klasicna situacija na komercionalnim turbofan motorima ...sve vise od tog delta P nema svrhe za komercijalnu upotrebu jer se "visak" izgubi kao protocni gubitak u mlaznici. To je u sustini fizicki zakon protoka kroz mlaznicu. Dakle, npr. taj JT8D fan upotrebljava 2-stepeni ventilator ("fan") koji nominalno proizvodi delta P=1.9. Da bi postigao taj nominalni performans ventilator funkcionise @ 8500 rpm (100% o/m). Zamislite 400 Hz elektromotor sa 6 polova - dakle 8000 rpm ...to je dobra selekcija za taj specificni ventilator. Ovde cu da stanem ...kolega @Kaplar moze da objasni elektricnu stranu jednacine bolje. Dizajn ventilatora diktira optimalnu brzinu pogona za optimalan performans koji je pozeljan.

Ima samo jedan mali problem sa konceptom turbogeneratora - obican "simple gas turbine" sistem proizvodi elektricnu snagu sa efikasnoscu ~35% ...ne 50% - taj nivo efikasnosti je proizvodnja elektricne energije u kombinovanom ciklusu ...ali to ne moze da leti!

Ali ja mislim da rusi imaju drugo resenje ..... a to je kombinacija turbo-vratilnog (za pogon generatora) i mlaznog motora (kroz mlaznicu) u jednoj celini - jedna velika motorcina! Struja se sprovodi do baterija i direktno do elektricnih motora za pogon ventilatora.

Dosta je ... cak previse!!

• 0Niko još nije pohvalio poruku.
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Napisano: 14 Feb 2017 8:01

jazbar ::Ni jedan link ne podržava tvoju ideju mlaznog hibridnog motora sa elektromotorom. Sve ideje su onakve kakve sam ja postovao. Znači turbogenerator sa elektromotorima za pogon propelera ili vazdušnih turbina. Možda tvoja ideja drži vodu ali ja sam skeptičan dok ne vidim neke osnovne izračune glede težine, gabarita i jačine elektromotora koji bi zamenio više stupanjsko turbokompresorsko sabijanje vazduha konkretnog motora. Ako bi tvoja ideja proradila to bi bilo rešenje za proboj zvučnog zida jer samim elektromotorima sa propelerima ili vazdušnim turbinama to nemože. Problem kod propelera i vazdušnih turbina je i niži plafon visine leta.

Postoji i jedna nedoumica kako bi elektromotorom sabijao vazduh, koliko stupnjeva kompresorskih turbina bi bilo potrebno na vratilu elektromotora? I dali bi bilo to zadovoljavajuče za potreban tlak i koliko bi to doprinelo težini? Pretpostavljam da bi se vratilo elektromotora vrtelo brže od vratila postoječih mlaznih turbofan motora?

Nisam ja pisao o hibridnom, nego o čisto električnom. Električni motor, kakav sam ja proračunavao, treba da ostvari brzine obrtanja i veće nego što je taj na slici. Po meni, nikakav problem nije da električni motor sa rotorom oko statora, koji bi na primer mogao biti u formi BLDC sa permanentnim magnetima, pokreće električni "jet motor". Istina, trenutno se spominje samo "fan motor", ali ja sam gledao da odem korak dalje i ubeđen sam u uspeh.

Koristim isti razvojni softver, koji koristim i za proračunavanje aktuelnih mašina, koje radim svaki dan. Ovde su problem tehnologije za izradu ovakvih mašina, koje zahtevaju stator od sinterovanog gvožđa, a rotor bi trebao biti od titanijumske košulje po čijem unutrašnjem obodu se smeštaju stalni magneti. Spoljašnjost bi bila opremljena lopaticama. Ima tu niz mogućnosti još osim ovoga navedenog i opisanog.

Dopuna: 14 Feb 2017 8:05

Dok2015, ja nisam neki poznavalac mlaznih motora, ali sam zauzeo stav, odnosno držim se toga da ovakva električna mašina može da zameni neke stvari na mlaznom motoru i da pri tom obori cenu mašine, a sa masom još nisam skroz siguran, mada imam svoje rezultate proračuna, koje bi valjalo porediti sa masama onih delova motora, koji bi bili zamenjeni.

• 1Ovo se svidja korisniku: Kaplar
  
  Registruj se da bi pohvalio/la poruku!

Kaplar ::Napisano: 14 Feb 2017 8:01

jazbar ::Ni jedan link ne podržava tvoju ideju mlaznog hibridnog motora sa elektromotorom. Sve ideje su onakve kakve sam ja postovao. Znači turbogenerator sa elektromotorima za pogon propelera ili vazdušnih turbina. Možda tvoja ideja drži vodu ali ja sam skeptičan dok ne vidim neke osnovne izračune glede težine, gabarita i jačine elektromotora koji bi zamenio više stupanjsko turbokompresorsko sabijanje vazduha konkretnog motora. Ako bi tvoja ideja proradila to bi bilo rešenje za proboj zvučnog zida jer samim elektromotorima sa propelerima ili vazdušnim turbinama to nemože. Problem kod propelera i vazdušnih turbina je i niži plafon visine leta.

Postoji i jedna nedoumica kako bi elektromotorom sabijao vazduh, koliko stupnjeva kompresorskih turbina bi bilo potrebno na vratilu elektromotora? I dali bi bilo to zadovoljavajuče za potreban tlak i koliko bi to doprinelo težini? Pretpostavljam da bi se vratilo elektromotora vrtelo brže od vratila postoječih mlaznih turbofan motora?

Nisam ja pisao o hibridnom, nego o čisto električnom. Električni motor, kakav sam ja proračunavao, treba da ostvari brzine obrtanja i veće nego što je taj na slici. Po meni, nikakav problem nije da električni motor sa rotorom oko statora, koji bi na primer mogao biti u formi BLDC sa permanentnim magnetima, pokreće električni "jet motor". Istina, trenutno se spominje samo "fan motor", ali ja sam gledao da odem korak dalje i ubeđen sam u uspeh.

Koristim isti razvojni softver, koji koristim i za proračunavanje aktuelnih mašina, koje radim svaki dan. Ovde su problem tehnologije za izradu ovakvih mašina, koje zahtevaju stator od sinterovanog gvožđa, a rotor bi trebao biti od titanijumske košulje po čijem unutrašnjem obodu se smeštaju stalni magneti. Spoljašnjost bi bila opremljena lopaticama. Ima tu niz mogućnosti još osim ovoga navedenog i opisanog.

Dopuna: 14 Feb 2017 8:05

Dok2015, ja nisam neki poznavalac mlaznih motora, ali sam zauzeo stav, odnosno držim se toga da ovakva električna mašina može da zameni neke stvari na mlaznom motoru i da pri tom obori cenu mašine, a sa masom još nisam skroz siguran, mada imam svoje rezultate proračuna, koje bi valjalo porediti sa masama onih delova motora, koji bi bili zamenjeni.

Moja dobronamerna preporuka jeste da se ti javiš firmi ieeg.eu iz Stare Pazove. Oni imaju saradnju sa jednim poznatim nemačkim institutom a i sa profesorima jednog fakulteta u Beogradu. Kod elektro-motora ima malo mesta za značajno unapređenje. Glavna tema je menadžment baterija, njihovo hlađenje, kapacitet itd. Ovi iz Stare Pazove su postigli značajno unapređenje kombinacijom upotrebe kondenzatora i baterija sa specijalnim načinom rada elektro-motora. Merenja su im radili (privatno) čak i stručnjaci jedne vojne .... dalje nije za javnost. Veliko je pitanje da li će oni uopšte hteti sa tobom da rade i dele znanje. Pokušaj da dođeš do vlasnika Slavka Vujovića i do glavnog njihovog pronalazača kojeg zovu Proka. Moja prva misao o njima je bila da je to što rade obična prevara, ali kada sam video sa kojim domaćim i svetskim veličinama su kontaktu.........