MegaZine3 requires JavaScript and Adobe® Flash® Player 10

Please ensure you have JavaScript enabled in your browser. Even if you do not have the Adobe® Flash® Player installed, this may allow a fallback version to be rendered.

To install the Adobe® Flash® Player, follow the links below:

Get Adobe Flash Player

If you still encounter problems after installing the Adobe® Flash® Player, from the above link, try this one:

Get Adobe Shockwave Player

Powered by MegaZine3

PREDSTAVLJAMO Hybrid System Rotax 914 + Elektromotor Engine = Pravi put u buducnost? ´ Tekst & foto Marino Borić Cad ilustracije Fllight Design Mnogi trenutno na različite načine pokušavaju postojeće motore s unutrašnjim sagorijevanjem usavršiti te različitim metodama povećati njihovu učinkovitost uz smanjenje potrošnje. Neki nam pak nude nove, "zelene" prilaze rješenju pogonskih problema upotrebljavajući elektro- motore kao jedino idealno rješenje. Prvi ne rješavaju problem jer je količina fosilnih goriva na svijetu ograničena i minimalna ušteda benzina je samo "kap na vrućem kamenu", drugi posjeduju vrlo učinkovite elektromotore, čije je gorivo - električnu energiju - vrlo teško pohraniti i proizvesti u zadovoljavajućim količinama, pogotovo u zrakoplovima. Flight Design je na zadnjem Aeru 2009 u Njemačkoj iznenadio sve Europljane, kao uostalom i ostatak svijeta na posljednjem Sun 'n Fun (SAD) sa svojim novim pristupom za pogon zrakoplova. Ideja je stvarno jednostavna i učinkovita: uzme se jedan pouzdani motor snage 115 KS (Rotax 914), na njega se ugradi elektromotor od 40 KS i hibridni pogonski paket od 155 KS je gotov. Genijalan lijek bez popratnih pojava? tako da su tehničari jednostavno zamijenili lijevu usisnu granu s još jednom desnom granom! Airbox iza motora je iz tog razloga nešto produžen ubacivanjem dodatnog alumi- nijskog elementa. Skoro genijalno rješenje pronašli su za spoj elektromotora i Rotaxa 914: poliesterski "V" remen spaja elektromotor s pločom nosača elise. Na ovaj način se riješilo više problema odjednom. Dodatna snaga elektromotora se prenosi direktno tamo gdjeje potrebna, tj. direktno na elisu, a usput se originalna radilica te reduktor Rotaxa ne opterećuju dodatno. Pošto dodatni elektromo- tor ima i ulogu generatora - kada je benzinski motor sam dovoljan za režim leta - preko tog remena i generatora se pune i akumulatorske baterije! Da bi racionalnost te konstrukcije još bila još veća, originalni starter Rotaxa snage od cca. 0,5 KS je skinut jer je na motor ugra8en elektro motor od 40 KS koji preko spomenutog remena starta Rotax. Male adaptacije Njemačka tvrtka Flight Design je na iznena- 8enje svih na salonu u Friedrichafenu prezen- tirala jedno relativno jednostavno rješenje nudeći "sredinu", tj. trenutno moguće rješenje. Njihovo rješenje se bazira na poznatom, isprobanom, te certificiranom motoru Rotax 914 sa 115 KS na kojeg je dodan elektromotor snage 40 KS (30 kW). U tu svrhu, na mjesto gdje se inače ugra8uje pojačani (dodatni) generator struje, ugra8en je jedan elektro- motor-generator koji ima skoro isti promjer, ali je bitno duži. Iz tog je razloga lijevu usisnu granu za par centimetara trebalo pomaknuti prema van. Čak je i to riješeno elegantno, i to Pogled na lijevu stranu hibridnog paketa. 24 12/2009 Eksploatacija Elektromotor se koristi u sprezi s benzinskim motorom u fazi polijetanja i početnog penjanja, kada je zrakoplovu potrebna najveća snaga a nakon prelaska u horizontalni let tj. nakon oduzimanja gasa se koristi isključivo benzinski motor jer on tada radi na svom optimalnom/ projektiranom re2imu rada. Kada se u horizontalnom letu (ili nekom drugom re2imu rada) oduzme gas ispod 95% ugrađeni elektromotor "mutira" u generator te puni baterije. To punjenje je posebno efikasno kod potpunog oduzimanja gasa kada se "constant speed" elisa pretvara u zračnu kočnicu. Energija koja se stvara okretanjem elise se preko generatora pretvara u električnu energiju. Ovdje treba posebno napomenuti i sigurnosnu funkciju hibridnog paketa: kod prekida rada motora u letu zbog npr. nedostatka goriva, pohranjena električna energija mo2e se kori stiti. Na raspolaganju je oko 35 KS za produ2avanje jedrenja do slijetanja ili se mo2e preskočiti prepreka prije spasonosne livade. Kontrola Za pilota je kontroliranje paketa Rotax + elektromotor, te Rotax + generator u bilo kakvom omjeru vrlo jednostavno. On kao i u svim drugim letjelicama tra2enu snagu pogonskog paketa/motora kontrolira samo jednom ručicom - ručicom gasa. Pilot kod polijetanja kao i obično daje gas (benzinskom motoru) guranjem ručice gasa do maksi muma. Nakon toga ručicom prođe preko graničnika (zub/dodatni otpor) te daljnjim dodavanjem gasa dodatno uključuje elektro - motor tj. otvara put struji do elektromotora. Oduzimanjem gasa se taj postupak odvija u obratom smjeru ali s jednom razlikom. Nakon isključivanja elektromotora prelaskom preko graničnika gasa prema "nazad" (prema manjem gasu), tj. nakon oduzimanja 10% snage od najveće, elektromotor se automatski "pretvara" u električni generator. Cijeli se taj proces odvija kompletno automatski. Za odvijanje procesa zadu2ena je upravljačka elek tronika koja taj proces konstantno "mekano" kontrolira. Komanda gasa ostaje tradicionalna tj. ne radi se o tzv. "elektron skom" gasu već o uobičajenom rješenju metalne poluge/sajle koja na kraju svog normalnog hoda nakon graničnika ima još nešto hoda za kontrolu elektromotora. Veća snaga Na konferenciji za štampu u Lakelandu/SAD od Matthiasa Betscha (CEO Flight Design) dozna - jemo da ovaj hibridni paket ukupne snage 155 KS te2i jednako kao i Lycoming motor sa 160 KS. Električni dodaci na ovom agregatu te2e ukupno 50 kg, dvije baterije te2e 30 kg, a elektromotor i upravljačka elektronika 20 kg. Od OPIS POGONSKOG PAKETA POLY "V" REMEN AKUMULATORSKE BATERIJE UPRAVLJAČKA ELEKTRONIKA ELEKTROMOTOR GENERATOR ROTAX 914 Cijeli pogonski hibridni sistem Flight Designa se sastoji od originalnog Rotax 914 motora, baterijskog bloka, upravljačke elektronike, te elektromotora/generatora. ukupno 50 kg te2ine treba odbiti 5 do 10 kg jer se sa originalnog motora skida starter a više se ne koristi i obično upotrebljavani dodatni Rotaxov alternator. Na spomenutoj konferenciji je gosp. Betsch često spominjao ukupnu snagu hibridnog paketa od 180 KS koji bi po te2ini i snazi bio bolji od "sličnih certificiranih motora na tr2ištu". Kad od 180 KS odbijemo 40 elek tričnih KS ostaje 140 KS za benzinski motor, koje za sada niti jedan Rotax nije u stanju proizvesti. Suočen s ovom "jednad2bom", gosp. Oliver Reinhardt nam u razgo voru s urednikom Aeronautike, Marinom Borićem odgovara: "Mi smo po tom pitanju eksplicitno kontaktirali Rotax da poveća snagu ovog motora do 140 KS, te se nadamo da ćemo ubrzo moći ponuditi takav pogonski paket." Na naše pitanje gdje bi se takav paket od 180 KS mogao koristiti Matthias Betsch nam odgovara: "U pregovorima smo s raznim proi zvo đačima zrakoplova koji bi takav motor mogli koristiti a moglo bi biti moguće da ga i mi ugradimo u jedan četverosjed (koji još ne postoji?)." Iznenađenje, iznenađenje! Znači li to da se kod Flight Designa razmišlja/radi na projektu jednog četverosjeda? Navodno ni sa certifikacijom tog motora ne bi trebalo biti problema jer "...se certificirani Rotax 914 motor ne dira nego se samo dodaju i zamje - njuju agregati...usput su vođeni i razgovori s EASA-om o novom STC-u (Supplemental Type Certificate) za motor, te niti oni nemaju ništa protiv" - ka2e nam prije par dana Oliver Reinhardt. Prototip ovog motora sakupio je prve sate rada na probnom stolu te se testira na zemlji a očekuje se da još ove godine i poleti. Flight Design vjeruje u budućnost svog koncepta – kombinaciju jednog etabliranog benzinskog motora s elektro - motorom – kao djelotvorno međurješenje i zamjenu za još nezrele, čiste električne pogone na tr2ištu. A Za pohranjivanje električne energije koristi se litij-2eljezo-fosfat baterija (LiFePO), -jedan derivat poznatih litij-ionska baterija kod kojih je katoda realizirana sa LFP, LiFePO4 elementima. Ovaj tip baterije termički je veoma stabilan te kod punjenja ne mo2e doći do eksplozije baterije kao kod Li-Ion baterija. Razlog za odluku upotrebe ovog tipa baterija je po riječima Olivera Reinhardta (jednog od direktora tvrtke), mogućnost brzog punjenja baterija i njeno termički stabilno ponašanje. On dodaje: "Zahvaljujući tim karakteristikama one garantiraju bar 2000 ciklusa punjenja. Ipak, mi računamo na bar 4000 ciklusa kod normalne upotrebe koja ne podrazumijeva njihovo stalno i potpuno pra2njenje u eksploataciji". Od njega također doznajemo da količina pohranjene električne energije u baterijama daje mogućnost petominutnog rada motora pod punim opterećenjem. Nakon tog potpunog pra2njenja baterija se potpuno puni za 20 minuta. Kod "normalne" eksploatacije baterije, znači oduzimanja gasa nakon polijetanja, te petominutnog rada el. motora, za punjenje baterije je potrebno sedam do deset minuta. Zahvaljujući dizajnu baterije one se mogu grupirati u različitim oblicima, duguljastim za ugradnju u krilo ili u kvadratnom bloku za ugradnju u trup zrakoplova. Upravljačka elektronika koja se automatski brine o putu el. struje na relaciji baterija- el.motor/generator potječe iz automobilske tehnike hibridnih automobila te je zato trenutno mnogo jeftinija nego prije samo nekoliko godina. Samo je softver za kontrolu sustava trebao biti adaptiran za novu funkciju. Najveći dio komponenti elektromotora tj. generatora potječu iz automobilskog sektora: kućište, stator te rotor su serijski proizvodi, promijenjeno je samo viklanje statora. Na taj način su se troškovi drastično smanjili dok se efikasnost tog djela nije bitno snizila, te iznosi 95%. Snaga ovog elektromotora je 30 kW tj. 40KS, a okretni moment iznosi 40 Nm i to u skoro cijelom rasponu okretaja do maksimuma od 7000 okr/min. Ovaj elektromotor putem remena prenosi snagu na elisu a ekscentrični natezač remena ima i jednu sigurnosnu funkciju. U slučaju kvara on automatski odvaja – popuštanjem nategnutosti remena - blokirani generator od benzinskog motora.