Демонстрація гібридно-електричного польоту: співпраця NASA та GE Aerospace

Авіапарати, обладнані гібридно-електричними двигунами класу мегават, розробленими в співпраці з NASA та виготовленими компанією GE Aerospace, продемонстрували інноваційний політ, який може стати основою для нових поколінь авіаційних систем, що економлять паливо.

Двигун був встановлений на літаку Saab 340B і вперше з’явився на міжнародному авіаційному шоу у Фарнборо, Великобританія. Ця подія стала публічною прем'єрою системи, яка нещодавно здійснила історичні випробування, ставши першим гібридно-електричним літаком, що піднявся на висоту понад 30 000 футів.

“Це досягнення відображає те, що NASA робить найкраще в аеронавтиці: ми досліджуємо сміливі можливості, перевіряємо їх через ретельні дослідження та випробування і співпрацюємо з промисловістю, щоб перетворити проривні ідеї на технології, які приносять реальну цінність для американського народу,” — сказала Лорі Гріндл, директорка відділу аеронавтики в Управлінні досліджень та технологій NASA в Вашингтоні.

Випробування спиралося на роботу, проведену в рамках колишнього проекту демонстрації електрифікованих силових установок та поточного проекту технологій та інструментів субзвукових літальних апаратів NASA — це роки спільних досліджень, що включали ключові випробування в тестових центрах NASA.

Двигун поєднує електродвигуни, газову турбіну та можливості зберігання енергії. Він був спроектований для демонстрації здатності живити літак розміром з регіональний реактивний літак, зменшуючи витрату пального та витрати без втрати продуктивності. Технології та проекти цього пристрою, як очікується, будуть використані для розробки майбутніх гібридних систем, які можуть знизити експлуатаційні витрати авіакомпаній.

Цей демонстраційний політ став результатом багаторічного розвитку технології. Для NASA це також підтверджує роботу, що ведеться з часів, коли гібридна авіаційна пропульсія здавалася майже неможливою.

“Це кульмінація більше ніж 15 років роботи, і ми зробили це, оскільки це вплине на літаки, які допоможуть зменшити споживання енергії та допомогти компаніям США і суспільству,” — зазначив Ральф Янсен, аерокосмічний інженер у Центрі досліджень Глена NASA в Клівленді. “Це про наявність бачення, у яке ніхто не вірить, а потім виконання роботи, щоб визначити та реалізувати дослідження і розробки, необхідні для його втілення.”

Цей успіх став можливим завдяки спільним зусиллям сотень людей, які працюють над проектами демонстрації електрифікованих силових установок та технологій і інструментів субзвукових літальних апаратів у різних центрах NASA, разом з GE Aerospace та її партнерами.

Останніми роками авіація зазнала буму малих літаків та дронів, що працюють на електричних системах, що живляться від акумуляторів. Проте великі пасажирські та вантажні літаки потребують складних двигунів, здатних забезпечити величезні обсяги потужності. Більше десяти років тому, коли NASA почала розглядати гібридні системи, ймовірність використання електродвигунів для доповнення енергії була серйозним інженерним викликом.

NASA витратила близько семи років на проведення попередніх досліджень, працюючи з малими підприємствами та іншими партнерами, щоб розглянути технологічні перешкоди та потенційну комерційну життєздатність гібридних систем. Протягом цього часу агентство вирішувало кілька бар'єрів для впровадження, включаючи технології потужності, тепла та акумуляторів, а також інтеграцію силової системи, двигуна та літака.

Завдяки нагороді агентства в рамках демонстрації електрифікованих силових установок, GE Aerospace і NASA працювали з дослідниками над розробкою легших та ефективніших силових систем і зменшенням ключових компонентів — іноді радикально.

NASA та GE Aerospace також використовували ресурси та об'єкти агентства для подальшого розвитку своїх досліджень. У 2022 році GE Aerospace протестувала інтегровану версію своєї пропульсійної системи на електричному літаковому тестовому полігоні NASA в тестовому центрі Ніла А. Армстронга в Сандуски, штат Огайо. Випробування дозволило системі працювати в умовах, що імітують висоту 45 000 футів, в діапазоні, в якому літаки з одним проходом здійснюють рейси.

Команда додала компоненти, включаючи електродвигуни, перетворювачі потужності, пропелери та комерційний двигун GE Aerospace, після чого провела більше наземних випробувань і, зрештою, польотних випробувань. Для дослідників, які витратили роки на концепцію, бачити двигун, що живить літак у польоті, стало важливим кроком у довгій подорожі.

“Я мушу сказати, що був дуже зворушений, коли побачив, як він летить. Це було просто дивовижно,” — сказав Янсен. “Це просто як звичайний літак, що, мабуть, є найкращою річчю з усіх.”

Поточна підтримка NASA для цього дослідження здійснюється через відділ аеронавтики в його Управлінні досліджень та технологій.