Применение электрических двигателей и суперконденсаторов в СЛА.

Винт с электромотором эффективнее еще и по причине лучшей нагрузочной характеристики электродвигателя-
у него более крутая характеристика  момента в зависимости от оборотов
у нас ежегодно соревнования проходят по радиоуправляемым гоночным авиамоделям- так электрички летают значительно резвее и гораздо быстрее разгоняются- на глаз видно
 
В данном случае важно не абсолютное значение миделя, а соотношение диаметра винта и миделя.
Абсолютно верно. При этом есть эмпирическая зависимость диаметра винта и размера миделя двигателя. Упрощенно говоря чтобы крутить большой винт нужен и мотор побольше. Из соображения влияния фактора масштаба для средне - и маломощных двигателей это отношение хуже, чем для больших. Вероятно вклад в сопротивление потоку винта миделя ДВС действительно будет не очень велик, но чтобы им пренебречь, нужны веские основания. Пока их не видно
Предложенная схема, двигатель-генератор-эл. мотор, я думаю не рациональна из за слишком большой массы.
Выше я приводил мнение, что схему двигатель-генератор-эл. мотор можно при существующих технологиях вписать в размеры и массу аналогичного по мощности авиаДВС, или даже меньшие. Остается аккумулятор, но если посчитать в сумме авиаДВС +баки+топливо, и сравнить с суммой бензоген+аккум+элдвигатель+баки+топливо, то разница уже не велика, а с учетом предложенной черезвычайно компактной СУ и появлением разрабатываемых эффективных аккумуляторов баланс все больше будет сдвигаться в сторону электрики.
Поэтому моя идея - уже пора активно проектировать и изучать электролеты с бензогенераторами и выискивать их слабые и сильные стороны.
К тому же уважаемый  Varan обратил внимание на еще одно преимущество "электроСУ" ЛА - более хорошие динамические характеристики.
 
конкретно в этот период проходят пусковые испытания гибридной установки из турбины, литий ионной батареи, суперконденсатора и двух инверторов. 
Уважаемый maket, а можно ли поподробнее... очень интересно.

Установка экспериментальная, мощность 50 кВт, энергоёмкость 50 кВтч, один инвертор работает с батареей, другой - с суперконденсатором.
Назначение установки - исследование совместной работы с генератором с приводом от ДВС или микротурбиной на природном газе. Соответсвенно батарея и конденсатор принимают на себя нагрузки с разной постоянной времени.
проблем  систем управления  хватает!!
поэтому  - повторюсь - не дай Бог такое изделие испытывать на ЛА !
 
При этом есть эмпирическая зависимость диаметра винта и размера миделя двигателя. Упрощенно говоря чтобы крутить большой винт нужен и мотор побольше.
Я не знаю такой зависимости, да и навряд ли она возможна, учитывая то, что в зависимости от типа двигателя (рядный, опозитный, звездообразный) его мидель изменяется в разы при одной и той же мощности. Применение редуктора позволяет изменять диаметр винта то же в весьма значительном диапазоне при одном и том же двигателе.               
Выше я приводил мнение, что схему двигатель-генератор-эл. мотор можно при существующих технологиях вписать в размеры и массу аналогичного по мощности авиаДВС, или даже меньшие.
Не нашёл в Ваших сообщениях объективных данных. Фактически Вы пытаетесь доказать, что масса редуктора будет больше, чем масса эл. мотор+генератор, в реальности это не так.       
 
Вероятно вклад в сопротивление потоку винта миделя ДВС действительно будет не очень велик, но чтобы им пренебречь, нужны веские основания. Пока их не видно
Веские основания нужны для того, что бы рассмотреть  хотя бы возможность применения предложенной схемы. Пока что я их то же не наблюдаю.    [tt]Сопротиивление силовой установки Скайрейнджера с двигателем Ротакс - 912 и 912S вполне сопоставимо с таковым у J-3 с частично закапотированным Континенталом А-65 из-за водяного радиатора Ротакса. Испытания в Великобритании показали, что эта силовая установка снижает максимальное качество на 1 единицу по сравнению с вариантами с Ротаксом 582 и 503 и Джабиру.[/tt]      http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1154517912       Учтите, что мидель Ротакс 503 и Джабиру отличаются минимум в два-три раза.
 
Я не знаю такой зависимости, да и навряд ли она возможна, учитывая то, что в зависимости от типа двигателя (рядный, опозитный, звездообразный) его мидель изменяется в разы при одной и той же мощности. Применение редуктора позволяет изменять диаметр винта то же в весьма значительном диапазоне при одном и том же двигателе.
То, что в авиации применяют различные по компоновкам двигатели очевидно. Очевидно так же, что одна из причин этого - снижение сопротивления потоку винта путем снижения миделя двигателя. Назначение редуктора тоже преимущественно самое. Косвенно (на мой взгляд) это подтверждает мою мысль. Авиаконструкторы всегда стремятся получить как можно меньшее сопротивление потоку винта, и в целом ВС, в том числе путем уменьшения миделя двигателя.
Не нашёл в Ваших сообщениях объективных данных. Фактически Вы пытаетесь доказать, что масса редуктора будет больше, чем масса эл. мотор+генератор, в реальности это не так.
Нет, я этого не утверждал.
Веские основания нужны для того, что бы рассмотреть  хотя бы возможность применения предложенной схемы. Пока что я их то же не наблюдаю.    Сопротиивление силовой установки Скайрейнджера с двигателем Ротакс - 912 и 912S вполне сопоставимо с таковым у J-3 с частично закапотированным Континенталом А-65 из-за водяного радиатора Ротакса. Испытания в Великобритании показали, что эта силовая установка снижает максимальное качество на 1 единицу по сравнению с вариантами с Ротаксом 582 и 503 и Джабиру.       Учтите, что мидель Ротакс 503 и Джабиру отличаются минимум в два-три раза.
На мой взгляд смысл цитаты здесь противоположен тому, что вы утверждаете. Автор цитируемого сообщения подчеркивает, что "Сопротивление силовой установки... вполне сопоставимо... из-за водяного радиатора Ротакса". Другими словами он поясняет, что радиатор (как я это понимаю) увеличивает мидель Ротакса. Следовательно автор на которого вы ссылаетесь подчеркивает, что сопротивление хотелось бы поменьше, но не получилось. А это означает, что он больше согласен с моим пониманием проблемы.
Формально рассуждая, тот факт, что вы "не наблюдаете основания... для того, что бы рассмотреть  хотя бы возможность применения предложенной схемы" не является опровержением моего утверждения, что не следует пренебрегать "вкладом в сопротивление потоку винта миделя ДВС". Возможно вы такого вывода не делали, но у меня сложилось такое впечатление, если ошибся прошу не обращать внимания на эту фразу. 🙂
В качестве аргументов в пользу целесообразности рассмотрения схемы электропривода ЛА я привел следующие:
повышенная безопасность,
меньшая трудоемкость обслуживания,
новые возможности компоновки,
пониженный мидель двигателя,
лучшая динамика (это уже от Varan-а),
успехи разработчиков электроСУ и аккумуляторов,
появление на рынке первых электролетов.
Судя по вашему высказыванию это малозначимые факторы. Допускаю, что это может быть и так, но без дополнительных аргументов это не очевидно.
 
Установка экспериментальная...
проблем  систем управления  хватает!!
поэтому  - повторюсь - не дай Бог такое изделие испытывать на ЛА !
С этим утверждением нельзя не согласиться. Но зачем же испытывать на ЛА недоведенную систему? Это можно (и нужно) сделать на стенде, а потом ставить на ЛА.
Подскажите, а назначение установки какое? Если не секрет, где испытания проходят, кто испытывает, и кто автор (разработчик)?
Спрашиваю потому, что подобная работа проводится и у нас, но стадия пока проектная.
 
Авиаконструкторы всегда стремятся получить как можно меньшее сопротивление потоку винта, и в целом ВС, в том числе путем уменьшения миделя двигателя.
Если следовать этой логике, то наибольшее преимущество должны получить рядные двигатели, однако этого не наблюдается.      
В качестве аргументов в пользу целесообразности рассмотрения схемы электропривода ЛА я привел следующие:
повышенная безопасность,
Утверждение спорное. Для того что бы масса эл.двигателя была в разумных пределах, необходима система управления обмотками (привод) на основе электронных компонентов, в частности силовых ключей. На надёжности это скажется не лучшим образом.             
меньшая трудоемкость обслуживания
         Увеличение сложности системы не приводит к уменьшению трудоёмкости обслуживания.      
новые возможности компоновки
      Это да.    
пониженный мидель двигателя
      Изменение лётных характеристик будет минимальным.      
лучшая динамика 
        Для пилотируемых Л.А. это не существенно.   Значительное ухудшение лётных характеристик будет из за возросшей массы силовой установки.
 
На мой взгляд смысл цитаты здесь противоположен тому, что вы утверждаете. Автор цитируемого сообщения подчеркивает, что "Сопротивление силовой установки... вполне сопоставимо... из-за водяного радиатора Ротакса". Другими словами он поясняет, что радиатор (как я это понимаю) увеличивает мидель Ротакса. Следовательно автор на которого вы ссылаетесь подчеркивает, что сопротивление хотелось бы поменьше, но не получилось. А это означает, что он больше согласен с моим пониманием проблемы. 
Сопротивление при применении Ротакса 912 увеличивается не за счёт увеличения миделя, а потому, что приходится продувать воздух через радиатор, к тому же воздух нужен и для охлаждения цилиндров. Я обратил внимание на то, что сопротивление с Ротакс 503 и Джабиру одинаковое не смотря на значительную разницу в миделе.
 
Если следовать этой логике, то наибольшее преимущество должны получить рядные двигатели, однако этого не наблюдается.  
В общем случае не верно. На самом деле вывод такой- тот факт, что конструкторы применяют разные компоновки не означает, что они не заботятся о снижении миделя двигателя, скорее наоборот.
Утверждение спорное. Для того что бы масса эл.двигателя была в разумных пределах, необходима система управления обмотками (привод) на основе электронных компонентов, в частности силовых ключей. На надёжности это скажется не лучшим образом.     
Верно, если сравнивать элдвиг без полупроводников и элдвиг с ними. А если сравнивать с авиаДВС, то не очевидно, надо изучать статистику отказов, а она не однозначна. Кроме того те же силовые ключи уже применяются и в авиаДВС, и их можно и нужно дублировать, следовательно спорно также и ваше утверждение.
Увеличение сложности системы не приводит к уменьшению трудоёмкости обслуживания.   
Ну почему же, если трудоемкость элементов новой системы (пусть и более сложной, хотя не факт в данном случае) ниже, чем старой, то так и будет.
Изменение лётных характеристик будет минимальным. 
Это относительный термин. Следует уточнять минимальным относительно чего, иначе утверждение неопределенно, а значит бессмысленно.
Для пилотируемых Л.А. это не существенно.   Значительное ухудшение лётных характеристик будет из за возросшей массы силовой установки.
Летают разные пилотируемые ЛА, с разной массой силовой установки и имеют разные  лётные характеристики. Поэтому следует обсуждать конкретные варианты.
Сопротивление...увеличивается не за счёт увеличения миделя, а потому, что приходится продувать воздух через радиатор, к тому же воздух нужен и для охлаждения цилиндров.
Думаю это вопрос терминов, если сопротивление ДВС большое вследствие наличия радиатора и необходимости продувки, а сопротивление элдвига ниже вследствие его маленького сечения и отсутствия радиатора, то в любом случае это плюс, а не минус.
Вы оставили без внимания еще 2 моих аргумента, это потому, что вы с ними согласны?
В конечном счете (правильно ли я вас понял) вы утверждаете, что нет смысла даже обсуждать возможность и перспективы применения электроСУ в ЛА? Мне кажется, что это нелогично и неконструктивно, а кроме того это противоречит вашим же действиям, поскольку вы по факту уже это интенсивно обсуждаете.  😉
 
Возможно для горизонтального полета Ёроплана  достаточно не больше 20кВт/час электроэнергии 100км/час (с подзарядкой суперкапов). При взлете Ёроплана мощность нужна максимальная и превысит в 6 раз от мощности необходимой для горизонтального полета. Для определенного Ёроплана мощность двигателя расчитывается исходя из кучи составляющих.... Так же полагаю что можно энергию отбирать при спуске с набранной высоты для рекурперации энергии  двигателем Ёроплана с помощью винта для суперкапов .   Я просмотрел книгу [/color]www.aviasport343.ru/aerodinamica/513_a4.doc
Схема работы системы на Ёроплане будет отличатся от Ё-мобильной. Полагаю она должна быть паралельной.. между бензогенератором и суперкапами одна силовая линия сразу на двигатель винта так как напряжения будут одинаковыми а генератор будет постоянно вырабатывать максимальную свою мощность и кроме всего прочего входящие напряжения разделены силовыми диодами. Электроника не сильно сложная в ремонте в целом. Можно сделать по 2 электронных блока в паралель для надежности хотя там и так все будет работать в паралели.(предохранители будут стоять)  3 Процессора на Ёроплан. Один для суперкапов, второй общий и третий на двигатель электрический. Можно еще на бензогенератор поставить.. дистанционно его запускать и глушить со съемом всей информации в главный  общий процессор. 
files.jpg
 
ДВС большое вследствие наличия радиатора и необходимости продувки, а сопротивление элдвига ниже вследствие его маленького сечения и отсутствия радиатора, то в любом случае это плюс, а не минус.
Это верно ТОЛЬКО для чистого электролёта и то не факт, т.к. эл.движкам, особенно мощным, также требуется охлаждение. А ещё Вы почему-то в данном споре "нечуствительно" забыли про бензогенератор. Оный, как мы уже ранее выяснили, потребуется более мощный, чем авиаДВС, следовательно, и охлаждать его нужно будет интенсивнее= большая площадь радиаторов/воздухозаборников и пр. В лучшем случае сопротивление будет такое же как и авиаДВС, в реальности скорее всего сопротивлениие будет выше. 🙁
Говорить серьёзно о "рекуперации винтом" я бы не стал.
А вот другое НЕОСПОРИМОЕ преймущество электролётов вообще и Ёроплана в частности - это возможность существенного сокращения пробега за счёт реверса тяги. Данная фишка доступна лишь ГТД-шникам и СУ с винтом изменяемого шага, а здесь - поменял полярность и тормози хучь до посинения даже с винтом выструганным из деревяшки. Такая возможность была у паралёта(с паровым двигателем) братьев Беслер.
 
а здесь - поменял полярность и тормози хучь до посинения даже с винтом выструганным из деревяшки
Отличная идея, коллега! Спасибо.
"нечуствительно" забыли про бензогенератор
Не, не забыл, 😉 я говорил только про то, что вблизи винта не будет болтаться большая железяка, а будет маленькая. Возможно это действительно не так принципиально, как мне казалось. Я конечно все клоню к тому, что на самолеты надо ставить наш сверхкомпактный бензоген, и срочно.... 😀
Общий вес энергетической части (включая бензин), должен получиться сопоставимый с классикой. Поэтому хотел услышать мнение авторитетов где тут камни... а где фишки. Учитывая, что народ активно начинает строить электролеты, в этом что-то есть.
Насчет рекуперации полностью согласен. Это пока рановато... ;D
 
Отличная идея, коллега! Спасибо.
На здоровье! 🙂 Хотя копирайт всё ж у братьев Беслер,но за давностью лет патент силу уже потерял 😉
Я конечно все клоню к тому, что на самолеты надо ставить наш сверхкомпактный бензоген, и срочно....
Вы так и не ответили мне, что мешает применить Ваш двиг по классической, "безгибридной" схеме, т.е. редуктор(при необходимости) и винт вращать непосредственно от вала ДВС. Особенности конструкции(типа как приусовский Аткинсон не сильно любит переменные нагрузки)?
 
что мешает применить Ваш двиг по классической, "безгибридной" схеме...
В ёшном форуме я об этом говорил, классический РЛД отличается тем, что ему нужен сложный и тяжелый синхронизатор, решающий (не очень хорошо) одновременно 3 задачи - вращательно-колебательные движения, синхронизация лопастей, выдача равномерных момента и скорости на валу. Мы  разделили эти 3 задачи во времени и пространстве. В результате получили экономию 60% от веса Ё-СУ, которая и так легче СУ на КШМДВС раза в 2-3. Мы делали именно СУ для последовательного гибрида. При этом мы отказались от равномерного вала вообще (для него просто нет места, или наша СУ должна стать намного тяжелее). Поэтому винт крепить некуда, да и не нужно, если элдвиг все равно ставить.
 
В ёшном форуме я об этом говорил,
Наверное я что-то пропустил, или уже забыл. :-[
Мы делали именно СУ для последовательного гибрида. При этом мы отказались от равномерного вала вообще (для него просто нет места, или наша СУ должна стать намного тяжелее). Поэтому винт крепить некуда, да и не нужно, если элдвиг все равно ставить. 
Ясно. Ну, в этом случАе действительно, для применения на ЛА, хошь не хошь, а придётся юзать гибридную схему. Но в таком случае, я бы отказался от аккумов/суперов как аварийного источника, максимум - буфер для сглаживания переходных режимов. Выиграем в весе, а в надёжности не сильно потеряем. ИМХУ.
 
Насчет регенеративного торможения и реверса http://www.innocom.ru/news/razrabotan-pervyjj-v-mire-gibridnyjj-dvigatel.html Старая правда ссылка.
Все самолеты гибридные будут полагаю сделаны из композитных материалов а раз так то производство их должно быть удешевленно. Станки ЧПУ в помощь  и без них не обойтись при изготовлении сложных деталей самолета а так же таких как ТРД генераторов и самих электрических двигателей.  Полагаю что стоимость Ёропланов будет падать и падать и приравняется к стоимости автомобилей в будущем так как при большом выпуске идет унификация комплектующих. Мощность суперкапов так же будет увеличиваться и достигнет 100Вт кг (графен как основной пористый материал). Вес уменьшится соотвественно до 30кг ~150кВт в течении 1минуты. 100кг ~500кВт/мин. Гибридная электрическая установка в целом будет весить меньше чем поршневые двигатели сейчас а так же экономия топлива и надежность очень сильно увеличится.
Я не рассматривал возможность установки аккумуляторов на Ёропланы... зачем? если полетать вечером над полем то да.. а если куда ни будь далеко и что бы было надежно то нужен гибрид и мы об нем говорим.
 
http://www.innocom.ru/news/razrabotan-pervyjj-v-mire-gibridnyjj-dvigatel.html Старая правда ссылка.

. "Предполагается, что бензиновая составляющая двигателя будет использоваться при взлете и посадке, а электрическая — во время самого полета. "

-я видел это устройство на Фридрихе два года тому назад
=конструктор говорил обратное=эл.мотор используется как бустер на взлёте а также как стартер и генератор.
лишних аккумуляторов я там не видел...
 

Вложения

  • Obraz_SONY-FRIDRICH_025_003.jpg
    Obraz_SONY-FRIDRICH_025_003.jpg
    192,6 КБ · Просмотры: 129
а придётся юзать гибридную схему. Но в таком случае, я бы отказался от аккумов/суперов как аварийного источника, максимум - буфер для сглаживания переходных режимов. 
В этом и собака порылась... 😉 Приходится рассчитывать на примерно 30% времени - переходные режимы (помню, что вопрос спорный, но для расчетов можно). Хорошо оптимизированный бензоген (БГ) желательно эксплуатировать в расчетном (узком) диапазоне нагрузок. Это и определяет объем батареи (капа). Как не крути, получается довольно прилично. Или слишком частые включения/отключения БГ. Да и философия гибрида хороша именно наличием накопителя. ИМХО
 
Назад
Вверх