Transzverzális-fluxusú gép fejlesztése a városi légiközlekedés számára

Transzverzális-fluxusú gép fejlesztése a városi légiközlekedés számára

Az elektromos és hibrid-elektromos megoldások fejlesztése a városi légiközlekedés piacára számos összetett kihívás elé állít minket.

A városi területeken történő üzemeltetés és a meglévő alkalmazások támogatása érdekében az eVTOL (elektromos függőleges fel- és leszálló) járműveknek kis tömeg mellett is biztonságosan kell működniük, és a zajszennyezés korlátozása érdekében kis sebességű légcsavarokkal is jelentős tolóerőt kell létrehozniuk.

Dr. Andreas Reeh-vel, a Rolls-Royce Electrical elektromágneses és termikus tervezésért felelős globális vezetőjével beszélgettünk e kihívások leküzdéséről és egy nem hagyományos elektromos gép topológiájának fejlesztéséről, amely megfelel a városi légiközlekedéssel kapcsolatos ügyfeleink követelményeinek.

Mesélj egy kicsit korábbi szakmai tapasztalataidról

Dr. Andreas Reeh, az elektromágneses és termikus tervezés globális vezetője a városi légiközlekedés új elektromos meghajtóegységének képével a háttérben, amelyen az Electrical csapat jelenleg is dolgozik.

Mesélj egy kicsit korábbi szakmai tapasztalataidról

Fizikusi, mérnöki és aerodinamikai háttérrel rendelkezem, és a doktori tanulmányaim az áramlások hullámterjedési jelenségeivel foglalkoztak. Ez az elméleti alap értékes tudást biztosít az elektromos gépek megértéséhez.

2015-ben csatlakoztam a Siemens eAircrafthoz (amely később a Rolls-Royce részévé vált) a rendszerarchitektúra és -integráció területén, ahol kifejezetten a propellerek által generált áramlásokat és a hibrid-elektromos repülőgépek lehetséges rendszerkonfigurációit vizsgáltam. Azóta egyre inkább az elektromos meghajtási architektúrák és komponensek témaköréhez kerültem közel.


Mi volt a szereped a városi légiközlekedés (UAM) topológiájának kidolgozásában?

Az elektromos repülőgép-demonstrátorokon végzett munka mellett kollégáimmal közösen sok időt szenteltünk a hagyományos és nem hagyományos meghajtási egység-topológiák további kutatásának. Megfelelő technológiai tanulmányokat végeztünk az elektromos gépekről és a bennük rejlő lehetőségekről a UAM ügyfelek számára.

Célunk az volt, hogy olyan technológiákat találjunk, amelyek megoldást jelentenek arra a kihívásra, hogy olyan nagy nyomatékú, alacsony fordulatszámú, tanúsítvánnyal rendelkező elektromos gépet tervezzünk, amely elég könnyű és hatékony a UAM alkalmazásokhoz, és nem igényel folyadékhűtési rendszert.

A különböző géptípusoknak megvannak az előnyei és a hátrányai. A UAM piacának járműkövetelményeit és a lehetséges rendszerarchitektúrákat megvizsgálva levezettünk és kiválasztottunk egy léghűtéses transzverzális-fluxusú gépen alapuló elektromos meghajtási egységet.

Összeállítottunk és elindítottunk egy kis technológiai projektcsoportot, hogy a koncepcióból agilis módon technológiai demonstrátort fejlesszünk. A csapat az első demonstrátor véglegesítéséhez vezető úton egyre csak bővült. 2020-ban már a gépünket teszteltük, ami számos tervezési feltételezésünket igazolta, és bizalmat adott nekünk a fejlesztés következő szakaszához a UAM projekt részeként.

Mi is pontosan a transzverzális-fluxusú gép?

A transzverzális-fluxusú gép topológiája háromdimenziós mágneses mezőt hoz létre a nagy nyomatéksűrűség és a léghűtés lehetővé tétele érdekében.


Mi is pontosan a transzverzális-fluxusú gép?

A transzverzális-fluxusú gép (TFM) egy innovatív elektromos konstrukció, amely háromdimenziós mágneses mezővezetést használ, hogy nagy nyomatéksűrűségű, léghűtéses kialakítást biztosítson, emellett nem igényel sebességváltót, ezzel is csökkentve a rendszer teljes összetettségét.

A TFM-koncepció lehetővé teszi a kis sebességű, közvetlen meghajtású motorok használatát, ami a zajszint csökkentését is elősegíti. Ez pedig lehetővé teszi a biztonságos alkalmazást városi és sűrűn lakott területeken. További előnyeként nagyobb tervezési szabadságot biztosít, valamint lehetővé teszi az egyedi többsávos architektúránk és a rövidzárlatbiztosítás megvalósítását. Ezen követelmények kombinációja a hagyományos, radiális fluxusú gépkonstrukciókkal nehezen teljesíthető.

Hogyan dolgozott együtt a csapat a TFM koncepciójának kidolgozásán?

A UAM meghajtását szolgáló TFM-gép legújabb technológiai demonstrátora müncheni rendszer-tesztlaborunkban.


Hogyan dolgozott együtt a csapat a TFM koncepciójának kidolgozásán?

Az UAM kihívásainak megértéséhez egy szakmaközi csapat szükséges. A Rolls-Royce Electrical-nél képesek voltunk több éves tapasztalatot összegyűjteni pontosan ebben az alkalmazásban, és a rendszertervezés, az elektromágneses tervezés, a hőtervezés, a szerkezeti elemzés, a mechanikai tervezés és a gyártás területén szerzett szakértelemre támaszkodni. Ez számunkra és az általunk kifejlesztett technológia számára is egyaránt valódi megkülönböztető tényező.

A projekt nagyszerű példája volt az agilis munkavégzésnek és annak, hogyan lehet a kreativitást a fizikai megvalósításig elősegíteni. Mivel kezdetben hatan dolgoztunk teljes zavartalanságban – egy külön erre a célra létrehozott fókuszterületen – az első technológiai megvalósításon, nagyon családiasan éreztük magunkat.

Mára a projekten dolgozó csapatunk létszáma jelentősen bővült, kollégáink már Budapesten és Münchenben is dolgoznak ezen a feladaton. Ez igazán jól mutatja, hogy az eredeti ötlet és az elektromos repülésről alkotott elképzeléseink mennyire kiforrottak, és mennyi mindent tudunk megvalósítani.


Mi a következő állomás?

Hamarosan a technológia második körös tesztelését is elvégezzük, valamint a gép egy változatát le is szállítjuk ügyfelünk repülőgépdemonstrátorához. Ebből értékes adatokat nyerhetünk a jövőbeli tervekhez.

Ahogy a technológia egyre fejlettebbé válik, nemcsak a projekten dolgozók számát, hanem a fejlesztésbe bevihető készségeket is növeljük. Egyre inkább a rendszer kölcsönhatásaira és a teljes életciklusra összpontosítunk, egészen pontosan arra, hogyan érhetjük el a szükséges megbízhatóságot, szervizelhetőséget. Továbbá különösen arra is fókuszálunk, hogyan teremthetjük meg a legnagyobb értéket a teljes életciklus során, egészen a termék újrahasznosításáig.

Ez egy izgalmas törekvés volt, és folyamatosan többet tudunk meg az alkalmazásról és az ügyfelek speciális igényeiről, ami tovább táplálja fejlődésünk útját.