Pro letadla i vzdušná taxi. Odborníci z FEKT VUT navrhli lehčí a ekologičtější motory
Aktuátory vznikaly s podporou TAČR a jsou určeny pro ovládání řídicích ploch letounů kategorie CS-23 | Autor: Pixabay
High-tech motory z České republiky se brzy stanou součástí běžných letadel určených pro obchodní přepravu a všeobecné letectví. Nabízejí skvělý výkon a díky menším rozměrům snižují celkovou váhu letadla a umožňují tak jeho ekologičtější provoz. Na vývoji unikátní konstrukce elektromechanických aktuátorů spolupracoval tým FEKT VUT se společností Honeywell a náchodskou firmou ATAS, která zajistí sériovou výrobu motorů. Aktuátory vznikaly s podporou TAČR a jsou určeny pro ovládání řídicích ploch letounů kategorie CS-23 a Urban Air Mobility.
Součástí běžných letadel je hydraulický systém zajišťující ovládání letových ploch a spolehlivou funkci podvozku a brzd. Tato technologie však s sebou nese řadu nevýhod – letounem musí být vedeno rozsáhlé potrubí s hydraulickou kapalinou, která je nejen těžká, ale vyžaduje i pravidelný servis. Znečištěná kapalina navíc představuje zátěž pro životní prostředí.
I proto jsou letadla dalším dopravním prostředkem, kterého se dotýká trend elektrifikace. „Hydraulické aktuátory jsou postupně nahrazovány elektro-mechanickými aktuátory, kde je motor přes převodovku spojený s táhlem. Jde o konstrukčně odlišné typy motorů, než jaké se nacházejí v zařízeních v domácnostech či v průmyslu,“ vysvětluje vedoucí projektu Jan Bárta z FEKT VUT, kde v posledních dvou letech vyvíjeli zmíněný typ motoru.
Motor je výjimečný svými minimálními rozměry – srdce motoru dosahuje 2,5 cm a celková váha stroje nepřesahuje 250 g. „Podařilo se nám navrhnout a zkonstruovat opravdu povedený motor, který při nízké váze nabízí velmi vysoký výkon – vede 1 kW na 1 kg a dokáže tak pohnout klapkou, což je u dopravních letadel velká plocha. Každý uspořený kilogram se totiž v celkovém provozu letadla rovná zlatu,“ dodává výzkumník.
Oproti rozšířeným elektro-hydrostatickým aktuátorům nabízejí vyvinuté elektromechanické aktuátory snížení hmotnosti o 7 % na kus. Při počtu 7 aktuátorů na letadlo a váze dalších komponent včetně hydraulické kapaliny tak může úspora dosáhnout až 50 kg na jeden letoun. V případě zavedení technologie do letadel se spalovacími motory se tak sníží spotřeba pohonných hmot i objem emisí vypuštěných do ovzduší.
Kromě nároků na vysokou bezpečnost musí motory konstruované pro letadla dosahovat vysokého a stabilního výkonu i v extrémní environmentální zátěži. „Počítali jsme s teplotou mezi -55 °C až +70 °C – podle toho, zda se letadlo nachází v mrazu či v tropech. Uvnitř elektromotoru však teplota může dosahovat až +200 °C, což konstrukce stroje musí spolehlivě ustát,“ upřesňuje Bárta. Vedoucí projektu Jan Bárta z FEKT VUT | Autor: Václav Koníček
Elektromechanické aktuátory byly s využitím inovativních elektrických motorů VUT v Brně navrženy společností Honeywell pro menší letouny kategorie CS-23, které se běžně využívají v obchodní přepravě či všeobecném letectví, kam patří třeba Boeing 787. Využití ale mohou najít i v konstrukci tzv. vzdušných taxi.
„Možná to zatím zní utopicky, ale segment Urban Air Mobility, kdy se k městské přepravě lidí budou využívat menší drony, nabízí vysoký potenciál. Řada potenciálních zákazníků vyvíjí v tomto segmentu nové letouny, a to včetně velkých zavedených firem jako je Boeing, Airbus, ale i Uber, Amazon či VW,“ nastiňuje situaci Bárta.
Vyvinuté elektromechanické aktuátory využívající motory navržené ve spolupráci mezi VUT v Brně a ATAS Náchod nabídnou úsporu hmotnosti, větší přesnost, snadnější údržbu a prediktivní diagnostiku, která monitoruje a prognózuje stav zařízení. „To přispívá ke včasnému odhalení a predikci poruch, což vede ke snížení nákladů spojených s odstávkou letounů ,“ uzavírá Bárta.
Trend elektrifikace letadel je podle něj jedním z rozhodujících faktorů, které umožní leteckému průmyslu snížit jak hmotnost letadel, tak celkové náklady na životní cyklus stroje. Podpoří tak nejen snazší servis letadel, ale i jejich ekologičtější provoz.
