Применение электрических двигателей и суперконденсаторов в СЛА.

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Это нормально. На то и форум. 
+1 :)
Не врубился, каким образом проиграет по массе? За счет чего?
Ну, я уже писал: в следствии КПД генератора < 1(пусть даже 0,95!) потребуется большая мощность ДВС бензогена= бОльшая масса. "Гене" должно быть комфортно с ДВСом, т.е., оптимально он сидит на валу ДВСа(безредукторный вероянт), но тогда сам генератор будет иметь массу/габарит сравнимый с ДВСной. Можно через редуктор/мультипликатор=снижение массы габаритов гены, но плюс масса/габарит редуктора(наплюём пока на смазку того редуктора и охлаждение генератора). Даже не плюсуя сюда остатьние элементы системы как-то провода, инверторы/коммутаторы, собсно накопитель и тяговый двиг(который также либо низкооборотистый и мощный, но тяжёлый, либо высокоборотистый и лёгкий, но с редуктором) УЖЕ набирается бОльший вес, чем у классической СУ :(
И ваше нейма мне закома...
"Как тесен мир"(с) обитатель коммуналки  ;D
Бензодвигателю прийдется по старинке толкать винт но во время взлета будет использоваться силовой электрический двигатель и блок суперкапов превосходящих в 2-3 раза основной двигатель по мощности.Достоинства короткий пробег и быстрый набор высоты а так же не дорогие бензиновые двигатели для поддержания крейсерской скорости полета.В случае отказа двигателя иметь запас полета на двигателе электрическом.

Полностью электрический Ёроплан можно сделать только тогда когда будет подобный топливный источник тока такой как ТОТЭ(твердооксидный топливный элемент) на борту. Силовые суперкапы нужны только для взлета.
Не выгодна гибридность на ёроплане. По причинам озвученным выше. Единственный шанс - это высокооборотный ГТД с вкряченным прямо на его ротор генератором+конроллер + лёгкий малогабаритный низкооборотистый и мощный тяговый электродвиг(как замена редуктору). Но последнее, к сожалению, фантастика. Возможно пока. А при наличии лёгкого, емкого и мощного источника электричества типа ТОТЭ, термоядерного/МГД/етц. генератора(имею, кстати, бреднЮ на этот счёт) надобность в суперах отпадает вовсе. Получаем просто электролёт. ;)
ИМХУ.
 

МаГент

Я люблю самолеты!
Откуда
киров
в следствии КПД генератора < 1(пусть даже 0,95!) потребуется большая мощность ДВС бензогена= бОльшая масса. "Гене" должно быть комфортно с ДВСом, т.е., оптимально он сидит на валу ДВСа(безредукторный вероянт), но тогда сам генератор будет иметь массу/габарит сравнимый с ДВСной. Можно через редуктор/мультипликатор=снижение массы габаритов гены, но плюс масса/габарит редуктора(наплюём пока на смазку того редуктора и охлаждение генератора). Даже не плюсуя сюда остатьние элементы системы как-то провода, инверторы/коммутаторы, собсно накопитель и тяговый двиг(который также либо низкооборотистый и мощный, но тяжёлый, либо высокоборотистый и лёгкий, но с редуктором) УЖЕ набирается бОльший вес, чем у классической СУ 
Ваши рассуждения справедливы, но сделаны без учета некоторых деталей. Очевидно, что при КПД< 1 энергии нужно больше, но неочевидно, что двиг будет тяжелее. Мы уже говорили, что условия работы для бензогена принципиально отличаются от авиаДВС. И это позволяет снижать массогабариты и повышать КПД. Иногда существенно (в разы по массе).
Генератор при нынешних технологиях возможно сделать весьма небольшим (в разы меньше аналогичного ДВС) и при оборотах 5-6 тыс/мин. И обоим будет "комфортно".
То же самое относится и к вентильным элдвигам. В совокупности СУ + элдвиг можно вписать в габариты авиаДВС той же мощности, и даже существенно в меньшие.
Остается еще акк. Но в сумме с баками не намного тяжелее классики.
Выигрываем в безопасности, компоновках и эффективности винта. Мои прикидки (ИМХО) показывают, что электролеты с бензогеном приближаются по эффективности к ВС с ДВС.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Мы уже говорили, что условия работы для бензогена принципиально отличаются от авиаДВС. И это позволяет снижать массогабариты и повышать КПД. Иногда существенно (в разы по массе).
Ох, опять 25! Ну нет никаких различий в режиме работы бензогенератора и авиаДВС на крейсерском режиме! И тот и другой будут работать в диапазоне максимальной эффективности. Почему? Да потому что и у того и другого это ОСНОВНОЙ режим эксплуатации. Для авиаДВС "крейсер" это 90% ресурса(если не больше). Мы же не говорим о пилотажниках или покатушках а-ля "взлёт-посадка". Я лично рассматриваю топик в плане "маршрутного" ЛА типа Цессны какой-нить, т.к. для других применений гибридная схема ещё более неприменима, сорри за каламбур. Если же имеется ввиду, что Вы сравниваете Ваш супердвиг с "обычным", то сие сравнение некорректно, т.к. что мешает Ваш же ДВС заточить под авиаприменение? Или он без внедрённого генератора не работоспособен(ну мало ли)? Тогда данный спор вообще лишён смысла, по крайней мере в таком разрезе. Тогда нужно говорить о некоем агрегате, который может быть использован ТОЛЬКО в составе гибридной СУ. И уже отсюда плясать.
Кстати, в этом случае у меня есть идея как в Вашей СУ, установленной на автомобиль, ещё больше снизить расход топлива на режимах частичных нагрузок. Интересует? Тогда жду Ваше мыло в личку, хотите - тут, хотите - на Ёшниковском форуме.
Выигрываем в безопасности, компоновках и эффективности винта
По безопасности высказывался, про компоновки - согласен. А вот эффективность винта от типа подключённого к нему движка не зависит никак ;)
 

Олег_cnc

Да прибудет с нами сила.
Откуда
Тюмень
Не выгодна гибридность на ёроплане. По причинам озвученным выше. Единственный шанс - это высокооборотный ГТД с вкряченным прямо на его ротор генератором+конроллер + лёгкий малогабаритный низкооборотистый и мощный тяговый электродвиг(как замена редуктору). Но последнее, к сожалению, фантастика. Возможно пока. А при наличии лёгкого, емкого и мощного источника электричества типа ТОТЭ, термоядерного/МГД/етц. генератора(имею, кстати, бреднЮ на этот счёт) надобность в суперах отпадает вовсе. Получаем просто электролёт. Подмигивание
ИМХУ. 

Задача суперкапов сохранить энергию лишнюю и отдать ее когда надо. Получается что при меньшем по мощности двигателе мы выигрываем в суммарной общей мощности двигателя при взлете. Особенно выгодно при вертикальном взлете и полет по самолетному.  Предвижу просто такие Ёропланы в загруженных наших городах. Постоишь на земле подождешь пол часа пока зарядятся суперкапы и используешь электродвигатели на все 100%. Можно посчитать весовые характеристики суперкапа с электродвигателем и такой же бензиновый. КПД двигателя электрического с электроникой 85-90% , КПД суперкапа 98%.
SOFC легкий для авиагенератора будет 1кг за 1кВт. Обычно 2кг на 1кВт. Сейчас в промышленности выпусаются широко такие генераторы,.. например в Австралии для населения. Сколково наше пока не потратит несколько миллиардов рублей не успокоится к примеру... Выпуск таких топливных элементов не сложен для маленькой фирмы. 7тр будет стоить 1кВт вырабатываемой энергии.(2кг весом). Так что SOFC (ТОТЭ) это не утопия как ядерный генератор на борту Ёроплана.
Извиняюсь нашел видео только на английском.. В руках 25Вт SOFC.[media]http://www.youtube.com/watch?v=5RehT-Do9bs[/media]
И ТОТЭ (SOFC) и суперкапы будут присутствовать в машинах легковых. Купил раз машину и переставил комплектующие на Ёроплан. Переставил ТОТЭ, суперкапы, двигатель от колеса... к примеру, ну или Ёмобиль разобрал в крайнем случае.
Наверняка ТОТЭ будут стоить дешевле и весить меньше двигателя Ёмобиля. Там используется оксид циркония а он у нас стоит 2тр за кг и 3тр все компектующие на 1кВт SOFC. В Австралии он песком простым лежит под ногами. Может какая наша фирма выпустит КИТ для сборки простых SOFC.?
 

МаГент

Я люблю самолеты!
Откуда
киров
Ох, опять 25! Ну нет никаких различий в режиме работы бензогенератора и авиаДВС на крейсерском режиме!
Коллега, я конечно извиняюсь, что вызвал ваше эмоциональное "25", но мы ведь не про урожай озимых в 25 году рассуждаем, а о важной проблеме безопасности полетов говорим.  :)
Давайте попробуем разобраться в различии (или отсутствии такового)  в режиме работы бензогенератора и авиаДВС на крейсерском режиме. Если это интересно, конечно и у вас есть время.
Представим себе, что мы имеем дело с хорошим конструктором (или КБ) авиаДВС. При проектировании он должен выбрать множество параметров ДВС (от количества, диаметра и хода поршней до формы глушителя) так или иначе влияющих на КПД. При этом он использует ряд критериев. Если мы зададим ему только 1 критерий - максимально возможный КПД на номинальной мощности, то получится двиг одной компоновки и габаритов, при этом его КПД на номинале будет максимально приближен к теоретическому пределу. Если в число критериев включить еще "надежная работа в переходных режимах", то мы получим совсем другой двиг, и очевидно, что его КПД на номинале будет ниже, чем у предыдущего примера.
Далее, авиаДВС в полете работает постоянно, причем около 30% времени в неоптимальных переходных режимах. А бензоген работает только тогда, когда акк разряжен ниже определенного порога, при чем в наиболее оптимальном, специально спроектированном для этого режиме, а остальное время стоит. Очевидно, что режимы работы этих СУ принципиально различны ( в том числе на кресере). Именно это различие и позволяет искать возможные применения "электросхем" в ЛА.
Мне пока  самому не ясно каковы возможности и перспективы такого применения, вот и хотел послушать специалистов. Насколько решающи преимущества и насколько критичны недостатки. Ясно одно - это интересно. Заодно может новые идеи и единомышленники появятся... ;)
Насчет экономии конечно интересно, и я думаю удобнее тут. (если вы не против). А там посмотрим, будет целесообразно - перенесем.
 

JohnDoe

Усы-то сбрею, а умище-то куда дену? )))
Задача суперкапов сохранить энергию лишнюю и отдать ее когда надо.
В нормально спроектированном/построенном ЛА "лишней" энергии не бывает, неоткуда ей там взяться, это не автомобиль. Ну а далее по тексту... будут такие зашибанские ТОТЭ задёшево - все дружно пересядут на электрички. Супера и там будут не нужны, т.к. проще воткнуть лишнюю/резервную секцию ТОТЭ, отключаемую после взлёта, ибо оные однозначно переплёвывают супера по удельной ёмкости. Если нет, то просто вместо ТОТЭ ставим супера по той же идеологии. Электродвижки допускают кратковременно очень большие перегрузы по мощности = вот Вам и двойная, а то и тройная моща на взлёте. ИМХУ. Про "КИТ ТОТЭ" повеселило, спасибо :) Хотя... может со временем и до этого дойдёт.
;D знакомый слог!
Если это интересно, конечно и у вас есть время.
"Да у нас ещё вагон времени!"(с) "В зоне особого внимания"
Если в число критериев включить еще "надежная работа в переходных режимах", то мы получим совсем другой двиг, и очевидно, что его КПД на номинале будет ниже, чем у предыдущего примера.
Совсем не факт, я к примеру, знаю способ как обеспечить ДВСу макс возможный КПД на режимах от ХХ до крейсера/макс.кр.момента, но об этом позже и вличку, раз уж Вы заинтересовались. Публично не могу/не хочу, есть подозрение на признаки патентопригодности. ;)
Далее, авиаДВС в полете работает постоянно, причем около 30% времени в неоптимальных переходных режимах
И это не совсем верно, зависит от дальности/режима полёта. Откуда Вы взяли30%? Вы думаете, что набор высоты в полёте(ну, гору например перелететь) обязательно сопровождается изменением режима ДВС? Нет, просто заранее берёте ручку на себя и плавно занимаете нужный эшелон. В наборе путевая скорость падает, а вертикальная растёт, главное не подойти к скорости сваливания. Например, крейсер - 120, сваливания - 55(она меньше посадочной, которая например - 60). Тянете ручку на себя до указателя скорости 90-80 и понемногу ползёте вверх(1 м/с) за 5 мин. наберёте 300 м. РУД как стоял. так и стоит. Потом отдёте ручку от себя до перехода в ГП и пилите дальше на 120, но уже на 300 м выше(а может и скорость слегка подрастёт :)). Нужно спустится? Та же фигня только с обратным знаком, тут главное не превысить максимально допустимую скорость(скажем 160). Ну вот так, примерно, "на пальцах". Всего то "жутких" режимов за весь полёт - 5 мин взлёт, 5-10 посадка, итого за часовой полёт - 6-9% неоптимальностей, в идеале. В жизни помножим на 2 = 12-18%, но если полёт дольше(что для маршрутников обычное дело), на пример 2 часа, то получим те же 6-9%. Выше только может быть у всяких покатушек, пилотажников ну и в сложных метеоусловиях(СМУ), но экстрмалов соваться в центр тайфуна на ЛА(даже не "С") я не встречал, даже тут. :)
А бензоген работает только тогда, когда акк разряжен ниже определенного порога, при чем в наиболее оптимальном, специально спроектированном для этого режиме, а остальное время стоит.
Старт-стопный режим не эффективен в данном случае, ибо жрёт ресурс ДВС. Наиболее экономичным является равномерное прямолинейное движение(физика, мать наша), а это проще всего организовать работой ДВС под постоянной нагрузкой, т.е. в крейсере. Аккум/супер/буфер тут лишний и нужен лишь для взлёта, ИМХУ.
вот и хотел послушать специалистов.
Ну, тут уж извините, это Вам к спецам надо, а я так, любознательный труднообучающийся дилетант. :) Простите, если разочаровал.
В личку Вам отпишусь позже(спать хочу, с суток пришёл, ещё не ложился), но лучше Вы мне в мыло скинте свои координаты - в моих(и не только) сообщениях, под подписью, в "подвале" есть такая ссылочка - "Е-mail" если у Вас настроен почтовый клиент (Бат/Оутлук/етц) будет сгенерированно письмо. Только в теме напишите, плиз, "от Магента", а то спам иногда валится и я незнакомые письма пристреливаю не читая, от греха. ;)
 

МаГент

Я люблю самолеты!
Откуда
киров
Чтож, пожалуй это комплимент!... ;) Спасибо.

5 мин взлёт, 5-10 посадка, итого за часовой полёт - 6-9% 
Как бэ, 15 минут от 1 часа - это 25%, пардон конечно.

Старт-стопный режим не эффективен в данном случае, ибо жрёт ресурс ДВС.
У обычного ДВС это именно так. И именно потому, что стартер слабоват (только крутнуть до первой вспышки на режиме крайне неоптимального стартового режима, а дальше ДВС раскручивается сам в масляном голодании ). У правильного бензогена двиг запускается на рабочих оборотах - износа дополнительного нет. Тут можно привести импульсные блоки питания и стабилизаторы.  Эффективно и по КПД и по массе.

В личку Вам отпишусь позже
Договорились, адресок скину.
 

maket

Сдавшихся - в разы больше, чем проигравших.
Уважаемые коллеги!  Вот конкретно в этот период проходят пусковые испытания гибридной установки из турбины, литий ионной батареи, суперконденсатора и двух инверторов.
На автобус, или  тепловозик для ж/д  - это пойдёт..... после многократной доработки.
Но гпроблем столько, что не дай Бог что-то подобное испытывать на ЛА!!
 

МаГент

Я люблю самолеты!
Откуда
киров
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.
 

Олег_cnc

Да прибудет с нами сила.
Откуда
Тюмень
Уважаемые коллеги!Вот конкретно в этот период проходят пусковые испытания гибридной установки из турбины, литий ионной батареи, суперконденсатора и двух инверторов.
На автобус, илитепловозик для ж/д- это пойдёт..... после многократной доработки.
Но гпроблем столько, что не дай Бог что-то подобное испытывать на ЛА!! 
Интересно а где центральный командный процессор где собирается вся информация с автобуса дорожной обстановки и с управляемых блоков? Всего два инвертора... скромно очень.  Даже у простых машин стоят свои процессоры которые следят за всеми характеристиками двигателя...
 

МаГент

Я люблю самолеты!
Откуда
киров
А вот эффективность винта от типа подключённого к нему движка не зависит никак 
Тока щаз заметил фразу... поэтому отвечаю с задержкой. ;)
На самом деле зависит, в случае тянущего винта воздушный поток "упирается" в крутящий его двигатель, поэтому чем меньше площадь сечения или "тени" двигателя, тем эффективнее винт "проталкивает" воздух мимо капота. А у электродвижка это сечение как раз очень маленькое.
 

M.Gennadij

Я люблю строить самолеты!
На самом деле зависит, в случае тянущего винта воздушный поток "упирается" в крутящий его двигатель, поэтому чем меньше площадь сечения или "тени" двигателя, тем эффективнее винт "проталкивает" воздух мимо капота. 
В общем случае Ваше высказывание лишено смысла, если  не указано соотношение между диаметром винта и миделем двигателя. В определённых случаях интерференция винта и капота двигателя может привести к тому, что к.п.д. винта с капотом окажется больше, чем изолированного.
 

МаГент

Я люблю самолеты!
Откуда
киров
В общем случае Ваше высказывание лишено смысла, если  не указано соотношение между диаметром винта и миделем двигателя. В определённых случаях интерференция винта и капота двигателя может привести к тому, что к.п.д. винта с капотом окажется больше, чем изолированного.
Нет желания говорить о терминах, но школа и привычка требуют.
Вы сами указали, что именно и только в "определенных случаях... может привести". Следовательно в " общем случае" верно все же "На самом деле зависит". Согласен, что в авиа вопросах немало таинственного и необъясненного, но в общем случае, чем больше мидель тем больше сопротивления, это все знают. ИМХО. ;)
И собственно моей главной мыслью было не это утверждение, а то, что в общем случае мидель электродвигателя в несколько раз меньше миделя авиаДВС той же мощности. И это немалый плюс в пользу ЛА с электросхемой.
 

M.Gennadij

Я люблю строить самолеты!
в общем случае, чем больше мидель тем больше сопротивления, это все знают. 
В тех классах пилотируемых ЛА , которые здесь есть смысл рассматривать, мидель фюзеляжа значительно больше, чем мидель двигателя и  аэродинамическое сопротивление Л.А. с одним двигателем и тянущим винтом будет определятся миделем фюзеляжа.                     
Следовательно в " общем случае" верно все же "На самом деле зависит". 
В общем случае на реальных Л.А практически не зависит, то есть если сознательно не увеличивать мидель применяемых двигателей, то влияние миделя двигателя на лётные характеристики будет  минимальным. Для того, что бы убедится в этом, сравните характеристики одинаковых Л.А. с разными двигателями.         
 

МаГент

Я люблю самолеты!
Откуда
киров
В тех классах пилотируемых ЛА , которые здесь есть смысл рассматривать, мидель фюзеляжа значительно больше, чем мидель двигателя и  аэродинамическое сопротивление Л.А. с одним двигателем и тянущим винтом будет определятся миделем фюзеляжа. 
Это справедливое утверждение, но не не совсем по теме. Мы говорили не про аэродинамическое сопротивление Л.А., а про эффективность винта в связи с размерами двигателя. Двигатель со своим миделем находится в непосредственной близости к винту, и поэтому его влияние будет весьма заметно.
В общем случае на реальных Л.А практически не зависит, то есть если сознательно не увеличивать мидель применяемых двигателей, то влияние миделя двигателя на лётные характеристики будет  минимальным. Для того, что бы убедится в этом, сравните характеристики одинаковых Л.А. с разными двигателями.   
К сожалению у меня под руками нет данных по "одинаковым ЛА с разными двигателями", и честно говоря это несколько сомнительно, поскольку если двигатели различны, то и ЛА уже как правило неодинаковы... ;)
Допускаю, что могу ошибиться, но для меня пока очевидно, что винт с ДВС будет значительно менее эффективен, чем такой же винт с электромотором с теми же оборотами и мощностью, и миделем в 3 раза меньше. Поэтому я и считаю, что "это немалый плюс в пользу ЛА с электросхемой". И в целом (повторюсь в третий раз ;)) я говорил, что электросхемное решение дает больше возможностей компоновки при проектировании ЛА, включая меньшее сопротивление работе винта ввиду меньших размеров элмоторов.
 

M.Gennadij

Я люблю строить самолеты!
винт с ДВС будет значительно менее эффективен, чем такой же винт с электромотором с теми же оборотами и мощностью, и миделем в 3 раза меньше. 
В данном случае важно не абсолютное значение миделя, а соотношение диаметра винта и миделя. Очень упрощённо. Окружная скорость сечения винта изменяется линейно в зависимости от расстояния между сечением и центром вращения. Сечения винта на небольшом удалении от центра вращения не создают тяги и выполняются из соображений прочности. Для реальных Л.А. в рассматриваемых классах с применяемыми двигателями, уменьшение миделя двигателя на лётных характеристиках не скажется, либо этот вклад будет минимальным. Предложенная схема, двигатель-генератор-эл. мотор, я думаю не рациональна из за слишком большой массы. Возможно (хотя и не очевидно), что применение схемы со сложением мощности, двигатель- эл. двигатель с генераторным режимом, будет оправдано для применения на Л.А. , требующих мощность для взлёта значительно превосходящую мощность крейсерского режима (экранолёты, гидросамолёты, .......)      
 
Вверх