NASA có kế hoạch bay máy bay điện X-57 trong năm nay

0
NASA có kế hoạch bay máy bay điện X-57 trong năm nay

Vào khoảng cuối năm nay—có thể là vào mùa hè này, có thể là vào mùa thu này—một chiếc máy bay điện của NASA, chiếc X-57, sẽ thực hiện chuyến bay ở California. Đó là những gì NASA mô tả là “máy bay thử nghiệm hoàn toàn bằng điện đầu tiên” của nó, và khi nó cất cánh khỏi mặt đất, nó sẽ không giống như cách mà NASA đã mô tả về chiếc máy bay trên trang mạng.

Thay vì 14 động cơ điện và cánh quạt khổng lồ, máy bay sẽ chỉ có hai. Nhưng hai động cơ đó, được cung cấp bởi hơn 5.000 tế bào pin hình trụ trong thân máy bay, sẽ đủ để đưa nó lên không trung trước khi kết thúc năm 2023, đó là khi chương trình X-57 cũng được thiết lập để tắt nguồn.

Sau đây là những điều cần biết về cách thức hoạt động của máy bay, những thách thức mà chương trình phải đối mặt và bài học từ chuyến bay vũ trụ đã giúp cung cấp thông tin chi tiết về hệ thống pin của nó như thế nào.

sửa đổi 2

Nếu máy bay thực sự thực hiện chuyến bay trong năm nay theo kế hoạch, nó sẽ làm như vậy dưới dạng gọi là sửa đổi 2bao gồm một động cơ điện và cánh quạt trên mỗi cánh tạo cho máy bay lực đẩy cần thiết để bay lên bầu trời.

Trong khi cơ quan hàng không và vũ trụ đã hy vọng điều khiển được chiếc máy bay—dựa trên một Tecnam P2006T—trong các cấu hình bổ sung, được gọi là Sửa đổi 3 và 4, điều đó sẽ không xảy ra. Tại sao? Bởi vì việc tạo ra một chiếc máy bay bay an toàn chỉ bằng điện rất khó và chương trình chỉ được tài trợ cho đến năm 2023. (IEEE Spectrum có nhiều hơn trên kế hoạch ban đầu của chương trình.)

“Chúng tôi đã học được rất nhiều điều trong những năm qua và chúng tôi nghĩ rằng mình sẽ học được thông qua các chuyến bay thử nghiệm—hóa ra chúng tôi đã có rất nhiều bài học để học trong các bước thiết kế, tích hợp và đủ điều kiện bay, vì vậy chúng tôi đã kết thúc dành nhiều thời gian và nguồn lực hơn cho việc đó,” Sean Clark, điều tra viên chính của chương trình X-57 tại NASA cho biết.

“Và điều đó cực kỳ có giá trị,” anh ấy nói thêm. “Nhưng điều đó có nghĩa là cuối cùng chúng ta sẽ không có tài nguyên cho những Mod 4 đó. [or 3] các chuyến bay.”

Nó vẫn sẽ bay như một chiếc máy bay chạy hoàn toàn bằng điện, nhưng ở Mod 2, với hai động cơ.

nổ bóng bán dẫn

Một trục trặc mà nhóm phải giải quyết trước khi máy bay có thể cất cánh an toàn liên quan đến các bộ phận mà điện từ pin phải đi qua trước khi đến động cơ. Vấn đề là với các mô-đun bóng bán dẫn bên trong bộ biến tần, thay đổi điện từ DC sang AC.

Clark cho biết: “Chúng tôi đang sử dụng các mô-đun này bao gồm một số bóng bán dẫn trong một gói—chúng được chỉ định là có thể chịu được các loại môi trường mà chúng tôi dự kiến ​​sẽ đặt nó vào. “Nhưng mỗi lần chúng tôi kiểm tra chúng, chúng đều thất bại. Chúng tôi sẽ có các bóng bán dẫn nổ tung trong buồng thử nghiệm môi trường của chúng tôi.”

[Related: This ‘airliner of the future’ has a radical new wing design]

Lỗi bộ phận—chẳng hạn như một thiết bị phát nổ—là loại vấn đề mà các nhà sản xuất máy bay muốn giải quyết trên mặt đất. Clark nói rằng họ đã tìm ra nó. “Chúng tôi đã mổ xẻ chúng rất nhiều – sau khi chúng phát nổ, thật khó để biết điều gì đã xảy ra,” anh ấy lưu ý một cách vui vẻ, theo cách gợi ý rằng một kỹ sư đang đối mặt với một vấn đề lộn xộn. Giải pháp là phần cứng mới hơn và “thiết kế lại hệ thống biến tần về cơ bản từ đầu,” ông lưu ý.

Bây giờ họ đang “làm việc rất tốt,” anh ấy nói thêm. “Chúng tôi đã vượt qua vòng loại đầy đủ và tất cả họ đều đã vượt qua.”

Một hình ảnh cũ hơn của X-57 cho thấy nó có một chiếc cánh mỏng và 14 động cơ; nó sẽ không bay với cấu hình này. NASA Graphic / NASA Langley/Advanced Concepts Lab, AMA, Inc.

Bài học từ vũ trụ

Máy bay truyền thống đốt nhiên liệu hóa thạch, một chất dễ cháy và dễ nổ, để cung cấp năng lượng cho động cơ của chúng. Những người làm việc trên máy bay điện, chạy bằng pin, cũng cần đảm bảo rằng các tế bào pin cũng không gây ra hỏa hoạn. Ví dụ, năm ngoái ở Kansas, một cuộc thử nghiệm do FAA tài trợ đã thực hiện một gói pin hàng không được thả rơi ở độ cao 50 feet để đảm bảo chúng có thể chịu được tác động. Họ đã làm.

Trong X-57, pin là kiểu 18650 cell, do Samsung sản xuất. Máy bay sử dụng 5.120 ô, được chia thành 16 mô-đun, mỗi mô-đun có 320 ô. Clark cho biết, một mô-đun riêng lẻ, bao gồm cả pin và bao bì, nặng khoảng 51 pound. Bí quyết là đảm bảo tất cả các thành phần này được đóng gói đúng cách để tránh hỏa hoạn, ngay cả khi một pin bị hỏng. Nói cách khác, thất bại là một lựa chọn, nhưng họ có kế hoạch quản lý bất kỳ thất bại nào để nó không bùng phát. Clark cho biết: “Chúng tôi nhận thấy rằng không có một tiêu chuẩn công nghiệp nào về cách đóng gói các tế bào này thành một gói điện áp cao, năng lượng cao, điều này cũng sẽ bảo vệ chúng khỏi sự cố của tế bào.

[Related: The Air Force wants to modernize air refueling, but it’s been a bumpy ride]

Sự giúp đỡ đến từ cấp trên. “Cuối cùng, chúng tôi đã thiết kế lại bộ pin dựa trên rất nhiều ý kiến ​​đóng góp từ một số nhóm thiết kế làm việc trên trạm vũ trụ tại NASA,” anh ấy nói thêm. Ông lưu ý rằng pin lithium trên Trạm vũ trụ quốc tế, cũng như trong bộ quần áo EVA mà các phi hành gia sử dụng và một thiết bị có tên là dụng cụ kẹp súng lục, là những ví dụ có liên quan trong quá trình này. Điểm mấu chốt liên quan đến khoảng cách giữa các ô pin, cũng như cách xử lý nhiệt nếu một ô gặp trục trặc, chẳng hạn như trải nghiệm chạy trốn nhiệt. “Những gì các Johnson [Space Center] nhóm đã phát hiện ra rằng một trong những chiến lược hiệu quả nhất là thực sự để nhiệt từ tế bào đó đi vào cấu trúc nhôm, nhưng cũng để các tế bào khác xung quanh mỗi tế bào hấp thụ một chút nhiệt,” ông giải thích.

NASA không đơn độc trong việc khám phá ranh giới của ngành hàng không điện, vốn là một cách để ngành hàng không có thể trở nên thân thiện với môi trường hơn đối với các chuyến bay ngắn. Những người khác làm việc trong không gian bao gồm Beta Technologies, Joby Aviation, Archer Aviation, Wisk Aero và Eviation với chiếc máy bay có tên Alice. Một công ty nổi tiếng, Kitty Hawk, đóng cửa năm ngoái.

Vào một thời điểm nào đó trong năm nay, X-57 sẽ bay lần đầu tiên, có thể sẽ thực hiện nhiều phi vụ. Clark nói: “Tôi vẫn thực sự hào hứng với công nghệ này. “Tôi rất mong các con tôi có thể thực hiện các chuyến bay ngắn trên máy bay điện trong 10, 15 năm nữa—đó sẽ là một bước tiến thực sự tuyệt vời cho ngành hàng không.”

Xem một đoạn video ngắn về máy bay, dưới đây:

bài viết tương tự

Leave a Reply