Hybrydowy samolot wzbił się na ponad 9 km. To ważny test przed elektryfikacją lotnictwa
Samolot wyposażony w hybrydowo-elektryczny układ napędowy po raz pierwszy wzbił się na wysokość ponad 9 km. Test przeprowadzony przez GE Aerospace, NASA, BETA Technologies i Boeinga ma dostarczyć danych potrzebnych do rozwoju napędów dla przyszłych samolotów pasażerskich.
Zmodyfikowany Saab 340B osiągnął pułap 30 tys. stóp, czyli około 9144 m. Tym samym demonstrator z hybrydowo-elektrycznym napędem został sprawdzony w warunkach zbliżonych do tych, w których operują komercyjne samoloty pasażerskie.
Próby są częścią prowadzonego przez NASA programu Electrified Powertrain Flight Demonstration (EPFD). Jego celem jest sprawdzenie, czy rozwiązania elektryczne o dużej mocy mogą zostać bezpiecznie wykorzystane w przyszłych konstrukcjach lotniczych.
Podczas testów najdłuższy lot z pracującym układem hybrydowo-elektrycznym trwał ponad dwie godziny. Demonstrator został wyposażony w system o mocy rzędu megawatów i napięciu wielu kilowoltów.
Saab 340B jako latające laboratorium
Do badań wykorzystano Saab 340B, który w standardowej konfiguracji może zabrać na pokład do 39 pasażerów. Na potrzeby programu jego prawy zespół napędowy zastąpiono eksperymentalnym układem hybrydowo-elektrycznym. Nietypową konstrukcję umieszczono w odwróconej gondoli. Jej zadaniem było nie tylko utrzymanie systemu napędowego, lecz także zapewnienie odpowiednich warunków chłodzenia i wentylacji.
W skład demonstratora weszły m.in. silniki elektryczne i generatory GE Aerospace, przekształtniki oraz falowniki, systemy sterowania, przekładnia, śmigło, czujniki momentu obrotowego i układy odpowiedzialne za zarządzanie temperaturą. Wykorzystano także turbośmigłowy silnik CT7.
Za poszczególne elementy odpowiadały spółki należące do GE Aerospace. Przekładnie dostarczyło Avio Aero, śmigła – Dowty, a wymienniki ciepła – Unison. Akumulatory pochodziły od BAE Systems. Kompletną gondolę opracowała natomiast Aurora Flight Sciences, spółka zależna Boeinga.
BETA Technologies uczestniczyła w integracji systemu oraz w próbach w locie.
Elektryczny układ wspomaga śmigło
Testowany napęd nie jest odpowiednikiem konstrukcji całkowicie elektrycznej. Zamiast zastępować turbinę gazową bateriami, łączy klasyczny napęd z komponentami elektrycznymi, które mogą przejąć część zadań związanych z dostarczaniem mocy.
Takie podejście pozwala inaczej rozłożyć obciążenie układu w poszczególnych fazach lotu. Rozwiązanie może być stosowane z różnymi paliwami i współpracować także z bardziej zaawansowanymi architekturami silników, w tym z układem Open Fan rozwijanym w ramach programu CFM RISE.
W przypadku testowanego Saaba 340B system elektryczny wspomagał napęd śmigła. Jednocześnie układ mógł generować energię przekazywaną do akumulatora.
Jak podkreśla GE Aerospace, jednym z największych wyzwań przy elektryfikacji lotnictwa jest praca systemów na dużej wysokości. Wraz ze wzrostem pułapu spada ciśnienie atmosferyczne i gęstość powietrza, co wpływa m.in. na chłodzenie podzespołów. Konstruktorzy muszą również radzić sobie z wysoką gęstością mocy oraz wymaganiami dotyczącymi bezpieczeństwa i niezawodności instalacji wysokiego napięcia. Właśnie dlatego test na wysokości ponad 30 tys. stóp ma znaczenie dla dalszych prac nad hybrydowymi napędami lotniczymi.
Hybrydowy Saab przeleciał nad Atlantykiem
Testy na dużej wysokości nie były jedynym etapem demonstracji. Samolot wyposażony w hybrydowo-elektryczny układ napędowy wykonał również lot ze Stanów Zjednoczonych do Wielkiej Brytanii.
Maszyna wystartowała z Plattsburgh 26 czerwca, a 14 lipca dotarła do Farnborough. Ze względu na charakter konstrukcji i prowadzonych testów lot transatlantycki obejmował międzylądowania, jednak na każdym etapie wykorzystywano hybrydowo-elektryczny układ napędowy.
Był to kolejny sprawdzian technologii poza warunkami laboratoryjnymi. Po dotarciu do Wielkiej Brytanii samolot został wykorzystany podczas Farnborough International Airshow. W ramach targów zaplanowano publiczne loty demonstracyjne. Maszynę można było również obejrzeć na wystawie statycznej.
Rozwiązania dla samolotów kolejnej generacji
GE Aerospace rozwija technologię hybrydowo-elektryczną przede wszystkim jako sposób na zwiększenie możliwości przyszłych układów napędowych, a nie jako drogę do zastąpienia dużych samolotów pasażerskich napędem opartym wyłącznie na bateriach.
Połączenie napędu gazowego i elektrycznego może być wykorzystane w różnych architekturach silników oraz przy zastosowaniu różnych paliw. Dane zebrane podczas prób mają pomóc w ocenie, jak takie rozwiązania mogą funkcjonować w warunkach rzeczywistego lotu.
Prace są prowadzone w ramach programu EPFD, który GE Aerospace realizuje z NASA od 2021 r. Kontrakt obejmuje demonstrację technologii hybrydowo-elektrycznych przeznaczonych dla przyszłych samolotów wąskokadłubowych.
Obecna kampania nie jest pierwszym testem tego rodzaju systemu. W 2022 r. GE Aerospace przeprowadziło w ośrodku NASA Electric Aircraft Testbed badanie megawatowego, wysokonapięciowego układu hybrydowo-elektrycznego w warunkach odpowiadających lotowi na wysokości do 45 tys. stóp. Był to jednak test naziemny, podczas gdy obecnie technologię sprawdzono podczas rzeczywistego lotu.
Hybrydowy napęd ma pomóc także w programie RISE
Rozwiązania rozwijane przy wsparciu NASA są wykorzystywane także przy pracach nad kolejnymi generacjami silników komercyjnych. GE Aerospace wykorzystuje doświadczenia z kilku programów badawczych w ramach CFM International RISE.
Program RISE obejmuje szeroki zestaw technologii. Jednym z jego elementów jest silnik z otwartym wentylatorem Open Fan, ale badane są również m.in. kompaktowe rdzenie silników oraz rozwiązania hybrydowo-elektryczne.
Według GE Aerospace program obejmuje obecnie około 500 kampanii badawczych i ponad 3 tys. cykli testów wytrzymałościowych. Jego założeniem jest opracowanie technologii, które pozwolą zmniejszyć zużycie paliwa o ponad 20 proc. w porównaniu z obecnie eksploatowanymi silnikami komercyjnymi.
CFM International jest spółką joint venture GE Aerospace i Safran Aircraft Engines. Program RISE ma charakter demonstracyjny i nie jest obecnie komercyjnym produktem oferowanym przewoźnikom.
Od testów naziemnych do lotu na wysokości 9 km
Program hybrydowo-elektryczny GE Aerospace obejmuje już ponad dekadę prac nad zwiększeniem udziału energii elektrycznej w napędach lotniczych. W 2016 r. firma przeprowadziła naziemne testy śmigła napędzanego silnikiem elektrycznym.
Kolejnym ważnym etapem był wspomniany test z 2022 r., podczas którego megawatowy system wysokiego napięcia pracował w warunkach symulujących lot na dużej wysokości. Rok później technologia była rozwijana w kolejnych projektach NASA, a w 2025 r. GE Aerospace rozpoczęło strategiczną współpracę z BETA Technologies dotyczącą rozwoju hybrydowych układów napędowych.
W 2026 r. rozpoczęły się naziemne testy systemu opracowanego w ramach EPFD. Obecna kampania przeniosła te doświadczenia do rzeczywistego samolotu.
Osiągnięcie przez Saaba 340B wysokości ponad 30 tys. stóp pokazuje, że wysokonapięciowy układ hybrydowo-elektryczny może być testowany w warunkach odpowiadających wysokościom, na których operują samoloty komunikacyjne. Kolejne próby mają dostarczyć danych potrzebnych do dalszego rozwoju elektryfikacji napędów lotniczych.
Katarzyna Poprawska-Borowiec
katarzyna.borowiec@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
