1. Đặc tính kỹ thuật củađộng cơ eVTOL
In điện phân phốiĐộng cơ đẩy, động cơ điều khiển nhiều cánh quạt hoặc quạt trên cánh hoặc thân máy bay để tạo thành hệ thống đẩy cung cấp lực đẩy cho máy bay. Mật độ công suất của động cơ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tải trọng của máy bay. Khả năng đầu ra công suất, độ tin cậy và khả năng thích ứng với môi trường của động cơ là những yếu tố quan trọng để xác định các đặc tính động lực và sự an toàn của máy bay chạy bằng điện. Việc lựa chọn động cơ cho xe điện, máy bay không người lái và eVTOL là khác nhau do chi phí, kịch bản ứng dụng và các lý do khác nhau [1].
(Nguồn ảnh: Mạng lưới/Trang web chính thức của Safran)
1) Xe điện: nam châm vĩnh cửu hơnđộng cơ đồng bộ,Động cơ nam châm vĩnh cửu với hiệu suất và mô-men xoắn cao hơn có thể mang lại trải nghiệm lái xe tốt hơn. Đồng thời, mật độ công suất cao của động cơ nam châm vĩnh cửu cũng giúp xe điện đạt được công suất cao hơn trong cùng một thể tích.
(2) UAV: thường dùng chổi thanĐộng cơ DC.Thứ nhất, động cơ DC không chổi than có trọng lượng và độ ồn thấp, chi phí bảo trì thấp, phù hợp với yêu cầu bay của UAV; Thứ hai, tốc độ của động cơ DC không chổi than cao hơn, phù hợp với nhu cầu bay tốc độ cao của máy bay không người lái. Ví dụ, DJI sử dụng động cơ không chổi than.
(3) eVTOL: Yêu cầu cao hơn về hiệu suất động cơ và mật độ mô-men xoắn, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu là một giải pháp rất hứa hẹn cho hệ thống năng lượng đẩy điện, bởi vì động cơ nam châm vĩnh cửu từ thông hướng trục có tỷ lệ sử dụng không gian xuyên tâm cao, và mật độ công suất và mật độ mô-men xoắn có ưu điểm trong trường hợp tỷ lệ đường kính chiều dài nhỏ. Các máy bay VTOL điện hiện nay, chẳng hạn như Joby S4 và Archer Midnight, đều sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu [1].
Hình dưới đây thể hiện ảnh đám mây biểu diễn cường độ cảm ứng từ rôto cố định của động cơ từ thông trục một stato một rôto.
Hình dưới đây so sánh các thông số động cơ của máy bay điện và xe điện.
2. Xu hướng phát triển động cơ eVTOL
Hiện nay, xu hướng phát triển chính của hệ thống năng lượng eVTOL là giảm trọng lượng của cấu trúc động cơ và trọng lượng phụ trợ của hệ thống làm mát bằng cách cải tiến công nghệ thiết kế điện từ, công nghệ quản lý nhiệt và công nghệ giảm trọng lượng, đồng thời liên tục cải thiện mật độ công suất của động cơ và công suất đầu ra trong nhiều điều kiện khác nhau. Theo “Nghiên cứu và Phát triển Ô tô bay và các Công nghệ Chủ chốt”, động cơ đẩy hàng không đã có thể đạt được mật độ công suất định mức của thân động cơ hơn 5kW/kg bằng cách sử dụng vật liệu cách điện có giới hạn nhiệt độ cao hơn, vật liệu nam châm vĩnh cửu có mật độ năng lượng từ tính cao hơn và vật liệu cấu trúc nhẹ hơn. Bằng cách cải tiến thiết kế cấu trúc điện từ của động cơ, chẳng hạn như sử dụng mảng từ Halbach, cấu trúc không lõi sắt, cuộn dây Litz và các công nghệ khác, cũng như cải thiện thiết kế tản nhiệt của động cơ, dự kiến mật độ công suất định mức của thân động cơ có thể đạt 10kW/kg vào năm 2030 và mật độ công suất định mức sẽ vượt quá 13kW/kg vào năm 2035 [1].
3. So sánh các tuyến đường thuần điện và tuyến đường hybrid
So với lộ trình thuần điện và lộ trình lai, từ sự lựa chọn hiện tại của các nhà sản xuất liên quan, dự án eVTOL trong nước chủ yếu dựa trên phương án thuần điện, bị hạn chế bởi mật độ năng lượng của pin lithium-ion, và eVTOL có sức chứa hành khách thấp là bối cảnh hạ cánh tốt nhất của công nghệ động cơ đẩy thuần điện. Ở nước ngoài, một số nhà sản xuất đã vạch ra kế hoạch lai từ trước và đã đi đầu trong nhiều vòng thử nghiệm và lặp lại. Như có thể thấy từ bảng sau, phương án lai rõ ràng mạnh hơn về góc độ bền bỉ và có thể đạt được nhiều ứng dụng hơn trong kịch bản vận chuyển đường trung bình-dài và độ cao thấp trong tương lai [1].
Thời gian đăng bài: 27/02/2025