1. Tekniska egenskaper hoseVTOL-motor
In distribuerad elframdrivning, motorer driver flera propellrar eller fläktar på vingarna eller flygkroppen för att bilda ett framdrivningssystem som ger dragkraft till flygplanet. Motorns effekttäthet påverkar direkt flygplanets nyttolastkapacitet. Motorns uteffekt, tillförlitlighet och miljöanpassningsförmåga är viktiga faktorer för att bestämma de dynamiska egenskaperna och säkerheten hos eldrivna flygplan. Valet av elfordon, drönare och eVTOL-motorer skiljer sig åt på grund av olika kostnader, tillämpningsscenarier och andra skäl [1].
(Bildkälla: Network/Safrans officiella webbplats)
1) Elfordonmer permanentmagnetsynkronmotorer,Permanentmagnetmotorer med högre effektivitet och högre vridmoment kan ge en bättre körupplevelse. Samtidigt kan permanentmagnetmotorernas höga effekttäthet också hjälpa elfordon att uppnå högre effekt med samma volym.
(2) Drönare: vanligen använd borstlösLikströmsmotor.Den borstlösa likströmsmotorn har låg vikt och bullernivå, och underhållskostnaden är låg, vilket är lämpligt för flygkraven hos drönare. För det andra är hastigheten hos den borstlösa likströmsmotorn högre, vilket är lämpligt för drönares höghastighetsflygbehov. Till exempel använder DJI borstlösa motorer.
(3) eVTOL: Högre krav på motoreffektivitet och momenttäthet. Permanentmagnetsynkronmotorer är en mycket lovande lösning för elektriska framdrivningssystem, eftersom axialflödespermanentmagnetmotorer har en hög utnyttjandegrad av radiellt utrymme, och effekttätheten och momenttätheten har fördelar vid små längd- och diameterförhållanden. Nuvarande elektriska VTOL-flygplan, såsom Joby S4 och Archer Midnight, använder alla permanentmagnetsynkronmotorer [1].
Följande figur visar molnbilden av magnetisk induktionsintensitet med fast rotor hos en axialflödesmotor med en enda stator och en enda rotor
Följande figur är en jämförelse av parametrar för elflygplan och elfordonsmotorer
2. Utvecklingstrend för eVTOL-motorer
För närvarande är den huvudsakliga utvecklingstrenden för eVTOL-kraftsystemet att minska vikten på motorstrukturen och kylsystemets hjälpvikt genom att förbättra den elektromagnetiska designtekniken, värmehanteringstekniken och lättviktstekniken, och ständigt förbättra motorns effekttäthet och effektkapaciteten under ett brett spektrum av varierande förhållanden. Enligt "Forskning och utveckling av flygande bilar och nyckelteknologier" har flygmotorer kunnat göra motorhusets nominella effekttäthet mer än 5 kW/kg genom att använda isoleringsmaterial med högre temperaturgränser, permanentmagnetmaterial med högre magnetisk energitäthet och lättare strukturmaterial. Genom att förbättra motorns elektromagnetiska strukturdesign, såsom användning av Halbach-magnetmatriser, struktur utan järnkärna, Litz-trådslindning och andra tekniker, samt förbättra motorns värmeavledningsdesign, förväntas det att motorhusets nominella effekttäthet kan nå 10 kW/kg år 2030, och den nominella effekttätheten kommer att överstiga 13 kW/kg år 2035 [1].
3. Jämförelse av ren elektriska och hybrida rutter
Jämfört med den rent elektriska vägen och hybridvägen, baserat på det nuvarande urvalet av relevanta tillverkare, är det inhemska eVTOL-projektet huvudsakligen baserat på det rent elektriska systemet, begränsat av energitätheten hos litiumjonbatterier, och eVTOL med låg passagerarkapacitet är den bästa landningsplatsen för ren elektrisk framdrivningsteknik. Utomlands har vissa tillverkare lagt fram hybridplanen i förväg och har tagit ledningen i flera omgångar av testning och iteration. Som framgår av följande tabell är hybridsystemet uppenbarligen starkare i uthållighetsvinkeln och kan uppnå fler tillämpningar inom medellånga, långa och låga höjder i framtiden [1].
Publiceringstid: 27 februari 2025