Hegazkinen elektrifikazioa: aktuadore elektromekanikoak eta propultsio elektrikoa

Argitalpenak · Dibulgazioa

Gaur egun, eraginkorrak diren eta ingurugiroa errespetatzen duten garraio-sistemen ikerketa eta garapena beharrezkoa da, batez ere kutsadura, aldaketa klimatikoa eta erregai fosilen eskasia direla medio.

Aireko garraioari dagokionez, Advisory Council for Aviation Research and innovation in Europe (ACARE) elkartearen helburua da % 80ko murrizketak lortzea nitrogeno oxidoen (NOx) isurketetan, eta % 20ko murrizketak lortzea CO2 isurketetan. Bestalde, Europar Batasuneko “Flightpath 2050” txostenean 2050erako % 75eko murrizketa proposatzen da helburu bezala, CO2 isurketei dagokionez, 2000. urteko isurketa-tasekin konparatuz. Horrez gain, % 90eko NOx kutsatzaileen murrizketa proposatzen da, eta baita ere % 65eko murrizketa hegazkinek sortzen duten zaratan. Hori guztia kontuan hartuta, elektrifikazio-maila altuak dituzten hegazkinak (MEA, More Electric Aircraft, ingelesez) kontsideratzen dira jarraitu beharreko paradigma.

Konbentzionalki, lau sistema-mota nagusi erabiltzen dira hegazkinetan:

  1. Sistema pneumatikoak.
  2. Sistema hidraulikoak.
  3. Sistema mekanikoak.
  4. Sistema elektrikoak.

Motorrek sortutako airea aprobetxatzen dute sistema pneumatikoek, hegazkinaren ingurugiroaren kontrola (presurizazioa eta aire girotua) eta hegaletako izotzaren aurkako sistemak gauzatuz. Aldiz, hegazkinaren eragintza guztiaz arduratzen dira sistema hidraulikoak: lurreratze-trena, balaztak eta hegaldirako kontrol-aktuadoreak, besteak beste. Bestalde, erregaiaren eta olioaren ponpaketaz arduratzen da sistema mekanikoa. Azkenik, argiztapen-sistemaz, entretenimendu sistemaz eta hegazkinaren elektronikaz arduratzen dira sistema elektrikoak. Sistema horiek guztiek hegazkinaren konbustiozko motorretatik edota turbinetatik jasotzen dute energia.

Hegazkin sistemen eskema
Hegazkin konbentzional baten eta MEA hegazkin bateko potentzia-iturrien eta sistemen alderaketak. (Irudia: Ziortza Guezuraga, artikuluaren orijinalak aldatuta).

Aldiz, MEA kontzeptuak sistema elektrikoek hegazkinetan duten protagonismoa handitzea proposatzen du. Hori da, propultsio-motorretik lau sistema mota elikatuta izan beharrean, MEAk proposatzen duena da iturri horretatik sorkuntza-elektrikoa bakarrik elikatzea. Horrela, sorgailu elektrikoak elikatuko ditu azpisistema guztiak. Era horretara, konpresore elektrikoek ordezkatuko dituzte sistema pneumatikoak, erregaiaren ponpaketa ponpa elektrikoen bidez gauzatuko da eta eragintza hidrauliko guztia aktuadore elektro mekanikoek (EMA, Electro Mechanical Actutator, ingelesez) ordezkatuko dituzte.

Guzti horren helburua da sistema konbentzionalek dituzten desabantailak neurri batetan kentzea. Adibidez, eragintza hidraulikoari dagokionez, olio-banaketarako sistema bat behar da, handia eta pisutsua dena, eta sarritan isurketak sortzen dituena. MEA kontzeptuaren beste abantaila bat da sistema konbentzional bakoitza konektatuta duen kargaren potentzia maximoari erantzuteko diseinatuta dagoela. Hala ere, potentzia-mutur horiek ez dira aldi berean ematen; energia-iturriak sistema elektrikoan bateratuz, osagaien dimentsionamendu egokiagoa egin daiteke, hegazkinaren beharrizan errealetara hobeto egokituz. Ondorioz, hegazkinaren pisua eta bolumena nabarmen murriztu daiteke, erregai fosilen kontsumoa murriztuz. Horrez gain, komunitate zientifikoan adostasuna dago esatean ezinbestekoa dela hegazkinen propultsio-sistemen elektrifikazio partziala edo totala gauzatzea ere, hasieran aipatutako murrizketa-helburuak lortu nahi baldin badira

Elektrifikatu beharreko bi aplikazio kritiko nabarmendu daitezke hegazkinean: EMAk eta propultsio elektrikoa/hibridoa. Osagai horien kritikotasuna nabarmena da, sistema
horietan gertatutako hutsegiteek bidaiarien segurtasuna jartzen baitute arriskuan. Alde horretatik, motor elektrikoak eta potentzia-bihurgailuak dira sistema horien osagai nagusienetakoak. Horien hutsegite-tolerantzia hobetzeak sistema elektriko horien fidagarritasuna hobetzea dakar, sektore aeronautikoak eskatzen dituen segurtasun-mailak betetzeko. Lan honetan, potentzia sistema trifasikoen ordez hutsegite-tolerantzia handiagoa duten sistema polifasikoen ezarpena aztertu da, diren aukera ezberdinak esploratuz. Horien ikerkuntzan jarraituko dute autoreek, topologia horiek hegazkinetan integratzeko eta, kontrol-algoritmo aurreratuen bidez hutsegite-tolerantzia eta hutsegiteen ondorengo funtzionamendua optimizatzeko.

Iturria

Sierra, Andres Mauricio; Ibarra, Edorta; Kortabarria, Iñigo; Andreu, Jon; Lasa, Joseba (2019). «Hegazkinen elektrifikazioa: aktuatzaile elektromekanikoak eta propultsio elektrikoa»;
Ekaia, 35, 2019, 257-275. (https://doi.org/10.1387/ekaia.19780)

Artikuluaren fitxa

  • Aldizkaria: Ekaia
  • Zenbakia: Ekaia 35
  • Artikuluaren izena: Hegazkinen elektrifikazioa: aktuadore elektromekanikoak eta propultsio elektrikoa.
  • Laburpena: Gaur egun, elektrifikazio-maila altuak dituzten hegazkinak (MEA, More Electric Aircraft, ingelesez) kontuan hartzen dira aireko garraio ekologikoagoa, jasangarriagoa eta eraginkorragoa lortzeko. Alde horretatik, tradizionalak diren sistema pneumatikoak, hidraulikoak, eta mekanikoak sistema elektrikoengatik ordezkatu nahi dira, denborarekin, MEA kontzeptuaren helburuak lortzeko. Bi aplikazio elektriko nabarmentzen dira MEA motako hegazkinetan: aktuadore elektromekanikoak (EMA, Electro Mechanical Actuator, ingelesez) eta propultsio elektrikoa/hibridoa. Teknologia horien teknologiaren egoera garatzen da lan honetan, eta egileek EMA prototipo erreal batean lortutako emaitzak azaltzen dira. Horrez gain, sistema horien elementu nagusi diren potentzia-sistemak eta motor elektrikoak aztertzen dira, industria aeronautikoaren beharrizan zorrotzak direla-eta egokienak izan daitezkeen fase anitzeko topologietan zentratuz.
  • Egileak: Andres Mauricio Sierra, Edorta Ibarra, Iñigo Kortabarria, Jon Andreu, Joseba Lasa
  • Argitaletxea: UPV/EHUko argitalpen zerbitzua.
  • ISSN: 0214-9001
  • Orrialdeak: 257-275
  • DOI: 10.1387/ekaia.19780

Egileez

Andres Mauricio Sierra Tecnalia Research and Innovationen dabil eta Edorta Ibarra, Iñigo Kortabarria, Jon Andreu eta Joseba Lasa UPV/EHUkoIngeniaritza eskolako Teknologia Elektronikoa Sailean dabiltza.


Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko. Beharrezko eremuak * markatuta daude