電気推進のブレークスルーにより、グリーン航空に革命をもたらすモーターが誕生

MITの技術者らは、大型航空機の電動化に使用できる新しいモーターを開発し、革新的な新しい電気推進技術の助けを借りて二酸化炭素排出量を大幅に削減したと述べた。

1メガワットのモーターはすでに主要コンポーネントの設計とテストが行われており、MITチームによれば、その発電量が現在の小型航空機エンジンに匹敵することを実証するのに役立つという。

航空業界では毎年、8 億 5,000 万トンを超える二酸化炭素による汚染が発生しています。このまま放置すれば、そのレベルは今世紀半ばまでに最大3倍に増加する可能性があり、その懸念が近年導入された国際線の二酸化炭素排出量の上限を促している。

二酸化炭素排出量が膨大であるため、電化は航空業界をより環境に優しいものにするための最も実行可能な道であると長い間考えられてきました。

19 世紀半ば以来、電気機械は、生成される電力の量が機械のモーターに電力を供給するために使用される銅コイルと磁気ローターのサイズに依存するという一般的な前提に基づいて動作してきました。機械が生成できる電力に比例して熱が発生するため、これほど大規模になると冷却機構が必要となり、動作に必要なスペースが増大します。

これらの要因により、商用旅客機やその他の大型航空機の電動化にはメガワット規模の電力を生成できるモーターが必要なため、現在は小型航空機のみが完全に発電を行っています。

しかし、このような大量のエネルギーを生成することは簡単な作業ではなく、実現可能性の観点からは、電気エンジンコンポーネントとガスタービン推進力を組み合わせたハイブリッドターボ電気システムが必要になります。

MIT プロジェクトのリーダーであり、大学の T. ウィルソン航空学教授でガスタービン研究所 (GTL) の所長でもあるゾルタンスパコフスキー氏は、チームが構想しているメガワット級モーターを「航空環境のグリーン化を実現する重要な要素」と呼んでいます。結果として得られるシステムは、バッテリー、水素、アンモニア、または環境に優しいさまざまな航空燃料に部分的に依存しています。

電磁力を利用して運動を生み出すことにより、電気モーターは銅コイルを使用して磁場を生成することによって機能し、その近くで磁石が磁場と同じ方向に回転し、その磁場を使用してファンなどの回転器具に電力を供給したり、飛行機の場合、プロペラ。

スパコフスキー氏と彼のチームは、現在開発中のモーターをバッテリーや燃料電池の電力源と組み合わせることができ、その電力を航空機のプロペラを駆動する機械的作業に注ぎ込むことができるだろうと述べている。

別の可能なハイブリッド設計は、特定の飛行段階中に電力を生成する従来のターボファンジェットエンジンを組み込む可能性があります。

最終的に、スパコフスキー氏と MIT エンジニアリングチームが考える、航空業界を現在の環境目標を達成できるほどグリーンにするために本当に必要なのは、ハイブリッド電気推進と「スマート」燃料システムを組み合わせたユニークで革新的な航空機設計の開発です。最先端の素材を使用した型破りな 21 世紀の飛行機の構築として。

「これは、個々のコンポーネントを共同最適化し、全体的なパフォーマンスを最大化しながら相互に互換性を持たせるという点で、ハードエンジニアリングです」とスパコフスキー氏はMITのプレスリリースで述べた。

「これを行うには、材料、製造、熱管理、構造と回転力学、パワーエレクトロニクスの限界を押し広げる必要があることを意味します」と彼は付け加えた。

幸運なことに、スパコフスキーと彼のチームはまさにそれを実現した。さまざまな極性の向きの磁石の配列を取り付けた高速ローターで構成された電動モーターの設計で、重量は大人の飛行機旅行者よりも軽く、スーツケースほどの大きさにならない。。

革新的な新しいモーターは、熱交換器 (ある領域または媒体から別の領域または媒体に熱を伝達するデバイス) による冷却も提供します。また、モーターの銅巻線に高周波で供給される電流を管理する分散型パワーエレクトロニクスシステムも備えています。

「これは高速マシンです」とスパコフスキー氏は述べ、モーターの 30 個の回路基板間の高いスイッチング機能が、トルクを生成しながら連続回転を促進するのに役立ち、そのすべてに非常に高速に移動する磁界が必要であると付け加えた。

スパコフスキー氏は、彼らの発明はこの種の「初の真に相互最適化された統合設計」を表していると考えられており、今後数年でより大規模な電動航空機の実現に役立ち、航空をより環境に優しいものにする革命の兆しとなる可能性があると述べた。。

MITチームは、今月下旬に開催される電気航空機技術シンポジウム（EATS）イベントで、その研究結果を米国航空宇宙学会に発表する予定だ。

ミカ・ハンクスは、The Debrief の編集長兼共同創設者です。電子メール [email protected] で彼に連絡できます。 micahhanks.com および Twitter: @MicahHanks で彼の作品をフォローしてください。