NASA:s elektriska drömmar
Varför intresserar sig NASA för eldrivna flygplan?
Under lång tid har utvecklingen på området hämmats av att elflygplan måste ha tunga batterier ombord, en extra belastning utöver vikten av övriga elsystem och turbogeneratorer. Men nu när batterierna blivit mer effektiva och minskat i storlek är tanken på elflygplan mer realistisk. En avgjord fördel med elflygplan är att de inte släpper ut avgaser. Men NASA är inte intresserade av att göra ett konventionellt flygplan elektriskt. De vill framförallt utveckla ett integrerat drivsystem med flygegenskaper utvecklade utifrån de senaste aerodynamiska rönen för att optimera flygningens effektivitet. Elmotorer är ungefär tre gånger mer effektiva än konventionella motorer. Dessutom väger de mindre och eftersom de inte behöver något luftintag är de opåverkade på högre höjder.
Vilka elsystem använder ni?
X-57 är ett helt eldrivet flygplan på batteri. Batteriet har en kapacitet på 47 kWh, opererar med en styrka på 460 volt och väger 358 kg.
Hur funkar det och varför den ovanliga lösningen med 14 motorer och propellrar?
De två motorerna på varje vingspets är driftmotorer. Genom att placera dem på vingtopparna utnyttjas termiken och de aerodynamiska förutsättningarna så att energi kan återanvändas från luftmotståndet som bildas i tapphål där. De övriga 12 motorerna är höjdlyftsmotorer, sex på varje sida. Motorerna är monterade längs framsidan på vingen i en konfiguration som kallas DEP (Distributed Electric Propulsion). Höjdlyftsmotorerna används bara vid lyft och landning. De blåser luft över vingen vilket ger ökad lyftkraft och gör att vingen kan ha en form som är optimerad för färd eller ”gång” på hög höjd. Detta i motsats till en vanlig flygplansvinge som måste vara väsentligt större för att planet ska kunna lyfta och landa på ett säkert sätt. Propellrarna på höjdlyftsmotorerna viks tillbaka in mot sina motorgondoler när planet nått höjd för att minska luftmotståndet. Den här tillämpningen av PAI (Propulsion Airframe Integration) i kombination med den högre effektiviteten hos elmotorerna ska förbättra flygenskaperna så att elflyg blir fem gånger så effektivt som ett konventionellt flyg.
Har ni planer på fler elflygplan?
Ja, vi har flera koncept på utvecklingsstadiet som vi överväger för nästa generations elflygplan. En uppföljare till X-57 skulle kunna vara ett kortdistansplan för persontrafik, anpassat för åtta eller nio passagerare och distanser på 37 mil. Andra idéer handlar om större flygplan där man utnyttjar fördelarna med hybrid-konfigurationer, som exempelvis mindre konventionella motorer som förhöjer systemens generella prestanda. Här används en annan PAI-teknik som kallas Boundary Layer Ingestion (BLI).
Vad har ni för syfte med att utveckla den eldrivna luftfarten?
NASA:s huvudsyfte är att utveckla eldriven flygteknologi och att utvärdera modeller och prototyper som har förutsättningar att bidra med väsentliga förbättringar i effektivitet och prestanda. Vi gör det genom tester på marken och i luften och genom att tillgängliggöra teknologin för industrier. De kan bli kommersiellt gångbara inom flygbranschen. X-57:an kommer att visa i flygtester hur aerodynamiska förbättringar och drifteffektivitet kan se ut i praktiken när man använder sig av PAI and DEP. Sedan finns det ännu fler potentiella vinster att göra genom eldrift, till exempel minskade eller helt obefintliga utsläpp, lägre bullernivåer och lägre kostnader.
Hur ser den elflygtrafikens framtid ut?
Den eldrivna flygtrafikens framtid ser mycket ljus ut om våra förbättringar beträffande flygenskaper och effektivitet infrias i praktiken genom flygtester. Om batterier och elsystem blir mer energieffektiva och säkrare är det en annan framgångsfaktor. Systemkoncept som DEP och BLI innebär innovativa möjligheter för designers att utforska möjligheter och komma fram med unika lösningar som inte vore möjliga för flygplan med konventionella motorer.
Allt du vill veta om X-57 Maxwell och framtiden för eldrivet flyg.