Inženýři sestrojili elektromotor, který dokáže pohánět letadla

Inženýrům z Massachusettského technologického institutu (MIT) se podařilo vytvořit motor o výkonu jednoho megawattu, který je důležitým odrazovým můstkem pro budoucí výrobu velkých elektrických letadel. Tým otestoval jednotlivé součásti motoru a výpočtem prokázal, že dokáže generovat výkon jednoho megawattu.

Vzhledem k tomu, že se svět soustředí na snížení emisí uhlíku na „čistou nulu“ do roku 2050, je letectví odvětvím, které k dosažení tohoto cíle potřebuje maximum inovací. Velká letadla, která dnes přepravují cestující a náklad, mají také velkou uhlíkovou stopu. Řešení pro elektrifikaci letectví jsou však stále v plenkách a nejsou schopna nahradit velké proudové motory.

Abychom pochopili obtížnost výroby megawattového elektromotoru, musíme nejprve pochopit, jak elektromotor funguje. Běžné elektromotory využívají elektrickou energii k vytvoření magnetického pole – obvykle vysíláním proudu přes měděné cívky.

Magnet umístěný v blízkosti cívek se otáčí ve směru vytvořeného magnetického pole a pohání jím ventilátor nebo vrtuli. Pro generování většího výkonu motoru je třeba použít větší měděné cívky. Tím se však také zvyšuje teplo vznikající během procesu, což vede k přidání chladicích prvků do sestavy.

Všechny tyto součásti zvyšují hmotnost motoru, takže jeho použití pro letecké aplikace je náročnější.

Motor navržený inženýry MIT se skládá z rychloběžného rotoru obloženého magnety s různou orientací polarity a kompaktního statoru s nízkými ztrátami, který se vejde dovnitř rotoru, ale uvnitř je vyplněn složitou soustavou měděných vinutí. Tým také vytvořil systém distribuované výkonové elektroniky pomocí třiceti na zakázku vyrobených desek s obvody, které přesně mění proudy měděným vinutím při vysokých frekvencích.

Desky s obvody jsou těsně spojeny se strojem, aby se minimalizovaly ztráty při přenosu, a integrovaný výměník tepla zajišťuje chlazení vzduchem, když jsou komponenty v činnosti. Výzkumníci prozatím testovali tyto komponenty jednotlivě a zjistili, že konstrukce systému může generovat výkon jednoho megawattu.

Ještě letos komponenty sestaví a začnou testovat motor jako celek. Výzkumníci jsou přesvědčeni, že motor bude schopen pohánět regionální letadlo a v budoucích konstrukčních konfiguracích letadel by mohlo být podél křídla více motorů.

Motor může být napájen z baterie nebo palivového článku nebo může být spojen s proudovými motory, což umožňuje hybridní pohonné systémy. „Bez ohledu na to, co použijeme jako nosič energie – baterie, vodík, čpavek nebo udržitelné letecké palivo – nezávisle na tom všem budou motory megawattové třídy klíčovým prostředkem pro ekologizaci letectví,“ uvedl Zoltan Spakovszky, vedoucí projektu na MIT.

Zdroj: MIT; Interesting Engineering