К взлету готовы!

Пилоты в кабине должны быть предельно сконцентрированы. Сейчас в этой роли выступают инженеры кабины-симулятора исследовательского центра Liebherr Aerospace E-Wing в Линденберге, Германия. Под их управлением модель самолета разгоняется и отрывается от земли. Стоит только нажать кнопку, и носовая стойка шасси убирается прямо на глазах пилотов. И все благодаря её расположению: прямо напротив окна кабины.

Чем легче, тем производительней

Команда инженеров и разработчиков под руководством Стефана Пуфе, директора направления Исследований и технологий в Линденберге, сотрудничает с двумя другими командами проекта в Линдау и Тулузе. Исследовательские группы разрабатывают новый курс развития авиации. Он станет началом нового поколения электрических самолетов «MEA» (More Electric Aircraft). Их цель – более легкие, производительные и безопасные для окружающей среды воздушные суда с меньшим количеством труб, валов и кабелей.

Команды уделяют основное внимание роли приводов. Это устройства, которые преобразуют генерируемую центральными гидравлическими системами энергию в механическое движение. Разработчики Liebherr в Линденберге работают над заменой таких систем электромеханическими или электрогидростатическими в будущем. Их могли бы обеспечивать энергией центральные, электрогидравлические, рассчитанные на большие токи узлы Powerpac (540 В постоянного тока).

Исследовательский процесс

‘В центре E-Wing работают пять испытательных стендов для тестирования и мониторинга различных вариантов управляющих приводов: стандартных гидравлических, электрогидравлических и электромеханических’, - рассказывает Стефан Пуфе. Разные конструкции соединены между собой для демонстрации их работы в реальной жизни. Наглядно процессы показаны на модели крыла самолета, где все три типа гидравлических систем работают вместе. Движения спойлеров управляются из кабины-симулятора, откуда можно увидеть, как они замедляют самолет после посадки.

«Золотой блок питания»

Боденское озеро издавна притягивало новаторов авиационной промышленности. Именно здесь в начале 20 века появились первые Цеппелины, а также первые самолеты и дирижабли с цельнометаллической оболочкой. Примерно 100 лет спустя 80 сотрудников предприятия Liebherr-Elektronik GmbH в Линдау (Германия) начали работу над инновациями для авиационной промышленности. Инженеры-электрики, разработчики программного обеспечения, инженеры-механики и инженеры-испытатели сосредоточились на существенном компоненте более электрического самолета «МЕА»: силовой электронике.

Она включает в себя «золотой» блок питания. "Инвертор сконструирован для самолетов с улучшенной силовой электроникой", - объясняет доктор инженерных наук Альфред Энглер, директор департамента технологического развития предприятия Liebherr-Elektronik GmbH. Инвертор обеспечивает подачу постоянного тока высокого напряжения (540 В) на приводы в управляющих поверхностях самолёта и на блоки управления, а также открывает новые возможности для системы кондиционирования самолета. Для обычных воздушных судов стандартом является переменный ток с напряжением 115 В и частотой 400 Гц.

Успешные испытания

В лабораториях исследователи тестируют работу нового оборудования, работающего на токах большой величины, симулируя условия реального полета. Инвертор должен работать даже в самых неблагоприятных ситуациях. Безопасность полета стоит на первом месте, поэтому состояние инвертора тщательно проверяется при сильной вибрации, турбулентности и низких температурах.

Уникальная обстановка для тестирования

Проект GETI по динамическому управлению электропотреблением и температурой в Тулузе возглавляет директор департамента технологического развития Liebherr Aerospace Toulouse SAS Натали Дюкен. Команда Liebherr оптимизирует две основные электрические системы: систему кондиционирования и защиту крыльев от обледенения. Эти разработки также помогут снизить вес и потребление топлива у самолетов «МЕА», а также значительно сократить выбросы углекислого газа в атмосферу.

Чтобы реализовать проект самолета без реактивной тяги, Натали Дюкен и ее команда создали уникальную испытательную платформу под названием “GETI”. «С платформой GETI мы можем определить, какие узлы самолета будущего будут потреблять больше энергии», - говорит Дюкен. Платформа также может воспроизводить электрические и тепловые реакции различных систем. «Разработка электрического воздушного судна ведется на нескольких предприятиях сразу. Так, например, результаты исследований в Линдау уже проходят нашу проверку, а это значит, что мы сможем легко дополнить проект и наработками из Линденберга. Все детали головоломки, от систем крыла самолета и силовой электроники, до системы кондиционирования и управления температурой, собираются вместе. Так получается полная картина, которая помогает оптимизировать необходимую энергию и вес самолета.

Работа всех систем

«В 2016 году на летающих лабораториях ATR72 и A320 проходили лётные испытания электрических систем кондиционирования, которые показали свою конкурентоспособность при создании более электрического самолета», - рассказала Натали Дюкен. Во время интенсивных внутренних проверок и летных испытаний системы наддува и кондиционирования воздуха доказали свою надежность.

«Мы разработали перспективные системы кондиционирования и защиты от обледенения для новых самолетов «МЕА». И результат нас полностью удовлетворил. Теперь пришло время оптимизировать некоторые компоненты и довести систему до ума. Будущее авиации уже здесь, - говорит Натали, - И мы в компании Liebherr стали его частью».

Источники энергии

Для управления самолетами и контроля давления во время полета требуется огромное количество энергии и большая мощность. До сих пор эти действия выполнялись за счет гидравлических или пневматических систем. В самолетах нового поколения эти системы будут все чаще поддерживаться или даже заменяться электрическими аналогами. Поэтому полезно получить более точное представление о традиционных для авиации источниках энергии.

Гидравлика

Этот термин происходит от греческого ‘hydro’ – вода, и ‘aulos’ - трубы. Давление и поток гидравлической жидкости, обычно особого типа минерального масла, используется для передачи энергии и достижения невероятно высоких уровней мощности. Например, гидравлика может менять положение управляющих поверхностей самолета, размер которых сравним с размером амбарных ворот, даже при ураганном ветре всего одним движением ручки управления, которая подает команду через датчики. Недостатком гидравлики является большой вес всех компонентов и трудоемкий процесс установки деталей. Гидравлика должна находится в постоянной готовности, непрерывно обеспечивая номинальное давление, из-за чего значительно повышается расход топлива.

Электрогидравлика

Данный метод управления предполагает подачу электрического импульса и генерацию гидравлического давления только на необходимых узлах. Это позволяет сократить количество необходимых труб и объем используемой жидкости, а также значительно уменьшить расходы. Электрогидравлический привод также поддерживает гидравлические приводы через локальную гидравлическую систему, которая получает энергию от собственного электрического моторно-насосного узла.

Пневматика

Термин «пневматика» происходит от греческого «pneuma» - ветер, и основывается на использовании давления воздуха внутри закрытой системы. В самолетах необходимый воздух выводится из компрессорных ступеней двигателя и поступает через трубы в систему климат-контроля, где температуру контролирует сложная система компрессоров и турбин. Давление регулируется в зависимости от высоты полета. Пассажирские самолеты поднимаются на высоту около 10 060 метров и выше, где давление колеблется от 1000 гПа до 200 гПа. Для пассажиров комфортным давлением считается 700 гПа. Это значение должно поддерживаться на протяжении всего полета.

Электрическое судно

Компания Roland Berger провела исследование и предсказала увеличение выбросов углекислого газа от воздушных перевозок на 10-25% к 2050 году. В настоящее время рост уже составил 2,6%, а дальнейшие негативные перемены можно предотвратить при помощи технологических разработок.

Одной из них можно считать электрифицированную авиацию. Первые полностью электрические тестовые модели самолетов уже совершили успешные вылеты. Эксперты до сих пор не уверены, станут ли самолеты «МЕА» шагом на пути к полностью электрическим моделям. Мощности современных батарей пока не хватает для создания воздушных судов без выбросов, поэтому открывается простор для развития технологий водородного, биологического и синтетического топлива. Все эти варианты рассматриваются при создании нового направления авиации, работающей без вреда для экологии.

Тем не менее, и авиастроители, и эксперты рынка, в числе которых компания Roland Berger, предсказывают, что появление полностью электрических самолетов - это вопрос ближайшего будущего.

Чистое небо

Семьдесят представителей авиационной промышленности подписали в 2008 году совместную инициативу ЕС по сохранению экологии воздушного пространства JTI (Joint Technology Initiative). Ее цель заключается в сокращении выбросов углекислого газа на 50%, выбросов оксидов азота на 80% и шумового загрязнения на 50%. Проект Clean Sky 2, направленный на разработку более электрических самолетов, стартовал в 2015 году и продлится до 2022 года.

Одним из основателей проекта Clean Sky 2 является предприятие Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH, к которому позднее присоединились Liebherr Aerospace Toulouse SAS и Liebherr Elektronik GmbH.

Финансирование исследования

Проект получил финансирование в рамках соглашения №807081 программы исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020. Опубликованные результаты программы содержат исключительно авторский взгляд на исследования, и Clean Sky 2 не несет никакой ответственности за написанное.

Проект поддержало Федеральное Министерство экономики и энергетики на основании решения Федерального собрания Германии.

Чтобы гарантировать лучшую читаемость, мы используем только мужскую форму для названий должностей, причем последняя является представителем нейтрального в гендерном отношении обозначения. При этом мы с уважением относимся ко всем гендерным идентичностям.

Работа на шельфе

Работа на шельфе

Эффективная и экологичная разработка уникальных месторождений компании «Лукойл» возможна благодаря современной технике. А ее непрерывную работу гарантирует сервисная служба, готовая в любой момент прибыть на площадку, даже если она находится далеко от берега.

Читать историю
Вопрос времени

Вопрос времени

Ремонт техники должен быть завершен в кратчайшие сроки, чтобы исключить простои техники на крупных предприятиях. Поэтому сервисные инженеры Liebherr готовы оперативно откликнуться на вызов даже в самых экстремальных условиях. Узнайте больше о техническом обслуживании Liebherr в России.

Читать историю
Истории

Истории

В этом разделе вы найдете некоторые интересные истории от группы компаний Liebherr.

Перейти к историям