Die NASA hat heute Pläne vorgestellt, das nächste Jahrzehnt mit der Arbeit an Elektroflugzeugen unter dem Spitznamen "X-57" zu verbringen. Das X-Plane-Programm wurde traditionell von der NASA zur Weiterentwicklung der Luftfahrt eingesetzt. Dies ist also weit mehr als nur ein Haustierprojekt oder einige 3D-Renderings.
Benzin-Version
Das Flugzeug, das auch als "Maxwell" zu Ehren von James Clerk Maxwell bezeichnet wird, dem schottischen Physiker des 19. Jahrhunderts, der bahnbrechende Arbeiten im Bereich Elektromagnetismus geleistet hat, wird auf der italienischen Tecnam P2006T basieren, einem sehr effizienten 4-sitzigen Leichtflugzeug (siehe Abbildung oben). Die NASA wird die Flügel- und Benzinmotoren abschaffen und sie durch einen supereffizienten, dünneren Flügel und 14 Elektromotoren ersetzen. Die kleineren 12 Motoren werden nur für Starts verwendet und was wir wahrscheinlich annehmen können, ist Regen während der Landung. Die größeren 2 Triebwerke am Ende der Tragflächen treiben das Flugzeug während des Reiseflugs an. Der Tecnam hat versenkbare Räder und eine Startstrecke von 1500 Fuß, was ihn zu einer guten Basis für ein EV-Makeover machen sollte.
Hier gibt es viel zu entpacken…
Erstens ist der elektrische Luftflug nicht ganz neu. Teslas CEO und CTO Elon Musk und JB Straubel haben sich vor einem Jahrzehnt beim Mittagessen getroffen und ihre erste Diskussion war über Elektroflugzeuge. Bei zahlreichen Gelegenheiten haben beide den Elektroflug als die nächste Grenze erörtert. Der CEO von Alphabet, Larry Page, investiert in zwei Start-ups von Elektroflugzeugen.
Airbus, der europäische multinationale Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungskonzern, hat sein elektrisches E-Fan-Projekt sozusagen auf den Weg gebracht. Es ist ein viel kleinerer Zweisitzer, der für die Pilotenausbildung gedacht ist, nicht für den Transport. Kürzlich überquerte er den Ärmelkanal in einem Werbegag, den Sie unten sehen können.
Obwohl Airbus behauptet, als erstes elektrisches Flugzeug den Kanal überquert zu haben, wurde es bereits mehrmals durchgeführt, einschließlich einer solarbetriebenen (ohne Batterien!) Überquerung durch Paul MacCready und den Solar Challenger des Aerovironment-Teams im Jahr 1981.
Es gibt bereits eine Reihe anderer Ausstattungen für Elektroflugzeuge (hier ist eine große Liste), sodass es interessant sein wird, wo die NASA glaubt, dass sie Innovationen durchführen kann. Es hat einige ziemlich verrückte Ziele:
Das Ziel, das die NASA im Visier hatte, schien unglaublich weit entfernt zu sein, und dennoch mussten die Entwürfe in fünf Jahren (bis 2020) flugbereit sein. Das gestalterische Ziel der NASA für den Wettbewerb war ein viersitziges Flugzeug mit einer Reichweite von 800 Seemeilen und einer Reisegeschwindigkeit von 175 Knoten. Und während sich die meisten Designer über eine solche Herausforderung lustig machen, wenn man diese Spezifikationen als völlig normal ansieht, waren die Ziele mehr als siebenmal so weit und doppelt so schnell wie das brandneue Elektroflugzeug Pipistrel Alpha Electro. Schnelle Berechnungen zeigen, dass die NASA-Leistungsziele etwa 30-mal so viel Energie benötigen, wie der Pipistrel liefern kann. Was könnte sich in fünf Jahren so drastisch ändern, dass das möglich ist?
Vor einem Monat waren wir fasziniert von dieser Diskussion über ein Brennstoffzellenflugzeug, das von Tom Neuman für die NASA entwickelt wurde und für die obigen und nachfolgenden Zitate verantwortlich ist..
Zu dieser Zeit wurde Elektroflug immer vernünftiger, da Lithium-Ionen-Batterien leichter und billiger wurden. Das Fliegen mit Elektromotoren machte die Flugzeuge sauberer, leiser und einfacher zu bedienen. Die 2008 verfügbare Technologie hätte die Piloten jedoch auf Flüge von wenigen Minuten beschränkt. Ähnliche Überlegungen galten für Teslas erstes Auto: Es bot einige überzeugende Vorteile, konnte aber nicht annähernd so weit gehen wie seine benzinbetriebenen Gegenstücke.
Seitdem hat sich die Batterietechnologie dahingehend verbessert, dass Elektroautos zu einer etablierten Nische geworden sind: Nissan führte Ende 2010 den Massenmarkt Leaf ein, und Tesla hat die Größe seines Flaggschiffs aus dem zweisitzigen Roadster erhöht Auch Elektroflugzeuge haben von diesen Batterie-Fortschritten profitiert. In den vergangenen zwei Jahren haben sowohl der slowenische Leichtflugzeughersteller Pipistrel als auch die in Frankreich ansässige Airbus SAS elektrische zweisitzige Trainer eingeführt.
Während die Reichweite von Elektroflugzeugen zugenommen hat, bleibt die begrenzte Flugzeit ihre Hauptschwäche. Der Grund dafür ist, dass Batterien im Vergleich zu der von ihnen bereitgestellten Antriebsenergie um den Faktor 10 oder mehr schwerer sind als bei der benzinbetriebenen Verbrennung. Bei Bodenfahrzeugen können die Konstrukteure diesen Mangel etwas ausgleichen, indem sie mehr oder größere Batterien einsetzen. Flugzeuge reagieren jedoch äußerst empfindlich auf zusätzliches Gewicht: Fast jede Komponente der Flugzeugstruktur muss mit jedem zusätzlichen Kilogramm größer werden. Der Bedarf an stärkeren Komponenten führt wiederum zu einem schwereren Flugzeug, das noch mehr Energie und damit größere Batterien zum Fliegen benötigt. Dieser Teufelskreis bedeutet, dass für die Konstruktion von Elektroflugzeugen das Hinzufügen von Batterien zur Erhöhung der Reichweite keine praktikable Strategie ist.
Eine Sache, die mir einfällt, ist, dass der größte Teil der Energie, die für den Flug benötigt wird, für Start und Aufstieg benötigt wird. Hier kann eine Menge Innovation passieren (die Antwort der NASA scheint 12 kleinere EV-Requisiten auf das Problem zu werfen). Während einige einen Benzinmotor für den Start vorschlagen, frage ich mich, ob entweder eine Railgun am Flughafen (wie bei Flugzeugträgern), ein Windenstart oder ein Start mit Hilfe eines Bodenfahrzeugs (Video) Batteriestrom sparen könnten. Durch saubere Energie könnten die Elektroflugzeuge noch vor dem Einschalten der Elektromotoren eine Geschwindigkeit von 2000 Fuß und eine Reisegeschwindigkeit erreichen. Dies spart Tonnen an Energie und erhöht die Reichweite erheblich. Das Eliminieren des Starts würde auch weniger Motoren und Propeller erfordern, was auch das Gewicht und den Luftwiderstand reduzieren würde.
Interessanterweise sind die meisten Flugzeuge zu Beginn des Sinkfluges zum Ziel des Flughafens tatsächlich energiesparend, sodass Sie theoretisch keinen Strom mehr in der Luft haben und auf dem Weg zu Ihrer Landebahn (noch) genug Strom (re) generieren können, um während der Landung und bei der Landung Manövrieren zu können rollen.
Als Amateurpilot und Solar / EV-Enthusiast interessiere ich mich (und wir hier bei Electrek) offensichtlich für das aufstrebende Gebiet (wir müssen etwas tun, nachdem alle Autos offensichtlich elektrisch gefahren sind!), Also erwarte viel mehr Berichterstattung über das Elektroflugzeug- und Transportindustrie.
17. Juni 2016 VERÖFFENTLICHUNG 16-060
Hybrides elektrisches Forschungsflugzeug der NASA erhält X-Nummer, neuen Namen
Mit 14 Elektromotoren, die Propeller drehen und alle in einen einzigartig gestalteten Flügel integriert sind, wird die NASA die neue Antriebstechnologie mit einem experimentellen Flugzeug testen, das jetzt als X-57 bezeichnet wird und den Spitznamen „Maxwell“trägt.
Der NASA-Administrator Charles Bolden hob die erste X-Plane-Bezeichnung der Agentur seit einem Jahrzehnt während seiner Festrede am Freitag in Washington im jährlichen Aviation and Aeronautics Forum and Exposition des American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) hervor, das allgemein als Aviation 2016 bezeichnet wird.
„Mit der Rückkehr pilotierter X-Flugzeuge zu den Forschungskapazitäten der NASA, die ein wesentlicher Bestandteil unserer zehnjährigen New Aviation Horizons-Initiative sind, wird die X-57 in der Größe der allgemeinen Luftfahrt den ersten Schritt in eine neue Ära der Luftfahrt einleiten Luftfahrt “, sagte Bolden.
Im Rahmen der Initiative sind bis zu fünf größere X-Flugzeuge im Transportmaßstab geplant. Zu seinen Zielen gehört - wie beim X-57 - die Demonstration fortschrittlicher Technologien zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, der Emissionen und des Lärms und damit zur Beschleunigung ihrer Markteinführung.
Die Bezeichnung der X-57-Nummer wurde von der US Air Force vergeben, die auf Anfrage der NASA den Prozess zur Erstellung der Geschichte verwaltet. Das erste X-Flugzeug war das X-1, das 1947 als erstes Flugzeug schneller flog als die Schallgeschwindigkeit.
"Seitdem sind Dutzende von X-Flugzeugen aller Formen, Größen und Zwecke gefolgt, die zu unserer Stellung als Weltmarktführer in der Luft- und Raumfahrttechnologie beigetragen haben", sagte Jaiwon Shin, stellvertretender Administrator der NASA-Direktion für Luftfahrtforschung. "Flugzeuge wie die X-57 und die kommenden werden uns dabei helfen, diese Rolle beizubehalten."
Das Konzept des Künstlers des NASA-Flugzeugs X-57 Maxwell zeigt den speziell konstruierten Flügel des Flugzeugs und 14 Elektromotoren. NASA Aeronautics-Forscher werden mit dem Maxwell demonstrieren, dass elektrische Antriebe Flugzeuge leiser, effizienter und umweltfreundlicher machen können. Bildnachweis: NASA Langley / Advanced Concepts Lab, AMA, Inc.
NASA-Forscher, die direkt mit dem Hybrid-Elektroflugzeug arbeiteten, nannten das Flugzeug auch „Maxwell“, um James Clerk Maxwell zu ehren, den schottischen Physiker des 19. Jahrhunderts, der bahnbrechende Arbeit im Bereich Elektromagnetismus geleistet hat. Seine Bedeutung als Beitrag zum Verständnis der Physik wird nur von Albert Einstein und Isaac Newton übertroffen, die Teil eines vierjährigen Flugdemonstrationsplans sind. NASAs Forschungsprojekt für skalierbare konvergente elektrische Antriebe wird den X-57 durch Modifizierung eines kürzlich beschafften, italienischsprachigen Flugzeugs bauen. entwickeltes zweimotoriges Leichtflugzeug Tecnam P2006T.
Sein ursprünglicher Flügel und zwei gasbetriebene Kolbenmotoren werden durch einen langen, dünnen Flügel mit 14 Elektromotoren ersetzt - 12 an der Vorderkante für Starts und Landungen und einen größeren Motor an jeder Flügelspitze für den Einsatz in Reiseflughöhe.
Die Luftfahrtinnovatoren der NASA hoffen, die Idee zu bestätigen, dass die Verteilung der elektrischen Energie auf eine Reihe von Motoren, die in ein Flugzeug integriert sind, zu einer fünfmal geringeren Energie führt, die ein Privatflugzeug benötigt, um mit 175 Meilen pro Stunde zu fliegen.
Es würden sich auch mehrere andere Vorteile ergeben. „Maxwell“wird nur mit Batterien betrieben, um CO2-Emissionen zu vermeiden und zu demonstrieren, wie die Nachfrage nach bleibasiertem Flugkraftstoff, der in der allgemeinen Luftfahrt noch verwendet wird, sinken würde.
Die Energieeffizienz in Reiseflughöhen mithilfe der X-57-Technologie könnte den Reisenden zugute kommen, indem sie die Flugzeiten und den Treibstoffverbrauch sowie die Gesamtbetriebskosten für kleine Flugzeuge um bis zu 40 Prozent senkt. Um die beste Treibstoffeffizienz zu erzielen, muss ein Flugzeug in der Regel langsamer fliegen, als es kann. Der elektrische Antrieb eliminiert im Wesentlichen die Strafe für das Fahren mit höheren Geschwindigkeiten.
Schließlich sind Elektromotoren, wie die meisten Fahrer von Hybrid-Elektroautos wissen, leiser als herkömmliche Kolbenmotoren. Es wird erwartet, dass die elektrische Antriebstechnologie des X-57 den Fluglärm erheblich reduzieren und die Öffentlichkeit weniger stören wird.
Die X-57-Forschung begann im Rahmen des Convergent Aeronautics Solutions-Projekts des NASA Aeronautics Research Mission Directorate (NASA). Die Flugdemonstrationen wurden im Rahmen des Projektes Flight Demonstration Concepts (Flugdemonstrationskonzepte) im Rahmen des Integrated Aviation Systems-Programms durchgeführt.
Weitere Informationen zur Forschung im Bereich elektrischer Antriebe der NASA finden Sie unter:
