1. Caratteristiche tecniche dimotore eVTOL
In distribuzione elettricaNella propulsione, i motori azionano più eliche o ventole sulle ali o sulla fusoliera per formare un sistema di propulsione che fornisce la spinta al velivolo. La densità di potenza del motore influisce direttamente sulla capacità di carico utile del velivolo. La capacità di potenza in uscita, l'affidabilità e l'adattabilità ambientale del motore sono fattori importanti per determinare le caratteristiche dinamiche e la sicurezza del velivolo a propulsione elettrica. La scelta dei motori per veicoli elettrici, droni ed eVTOL è diversa a causa di costi diversi, scenari applicativi e altri motivi [1].
(Fonte della foto: sito web ufficiale di Network/Safran)
1) Veicoli elettrici: magnete più permanentemotori sincroni,I motori a magneti permanenti, grazie alla loro maggiore efficienza e alla coppia più elevata, possono offrire un'esperienza di guida superiore. Allo stesso tempo, l'elevata densità di potenza dei motori a magneti permanenti consente ai veicoli elettrici di ottenere una potenza maggiore a parità di volume.
(2) UAV: brushless comunemente utilizzatoMotore a corrente continua.Il motore brushless a corrente continua ha un peso e una rumorosità ridotti, e i costi di manutenzione sono bassi, il che lo rende adatto ai requisiti di volo dei droni; inoltre, la sua velocità è maggiore, il che lo rende ideale per le esigenze di volo ad alta velocità dei droni. Ad esempio, DJI utilizza motori brushless.
(3) eVTOL: Requisiti più elevati per l'efficienza del motore e la densità di coppia, il motore sincrono a magneti permanenti è una soluzione molto promettente per il sistema di alimentazione della propulsione elettrica, perché il motore a magneti permanenti a flusso assiale ha un alto tasso di utilizzo dello spazio radiale e la densità di potenza e la densità di coppia hanno vantaggi nel caso di un piccolo rapporto lunghezza-diametro. Gli attuali velivoli elettrici VTOL, come Joby S4 e Archer Midnight, adottano tutti motori sincroni a magneti permanenti [1].
La figura seguente mostra l'immagine della nuvola di punti dell'intensità di induzione magnetica del rotore fisso di un motore a flusso assiale a singolo statore e singolo rotore.
La figura seguente confronta i parametri del motore di un aereo elettrico e di un veicolo elettrico.
2. Tendenza nello sviluppo dei motori eVTOL
Attualmente, la principale tendenza di sviluppo del sistema di alimentazione eVTOL è quella di ridurre il peso della struttura del motore e il peso ausiliario del sistema di raffreddamento migliorando la tecnologia di progettazione elettromagnetica, la tecnologia di gestione termica e la tecnologia di alleggerimento, e di migliorare costantemente la densità di potenza del motore e la capacità di potenza erogata in un'ampia gamma di condizioni variabili. Secondo il documento "Ricerca e sviluppo di veicoli volanti e tecnologie chiave", il motore di propulsione aeronautica è stato in grado di rendere la densità di potenza nominale del corpo motore superiore a 5 kW/kg utilizzando materiali isolanti con limiti di temperatura più elevati, materiali a magneti permanenti con maggiore densità di energia magnetica e materiali strutturali più leggeri. Migliorando la progettazione della struttura elettromagnetica del motore, come l'uso di array magnetici di Halbach, struttura senza nucleo di ferro, avvolgimento di filo di Litz e altre tecnologie, nonché migliorando la progettazione della dissipazione del calore del motore, si prevede che la densità di potenza nominale del corpo motore possa raggiungere i 10 kW/kg nel 2030 e la densità di potenza nominale supererà i 13 kW/kg nel 2035 [1].
3. Confronto tra percorsi puramente elettrici e ibridi
Rispetto al percorso puramente elettrico e al percorso ibrido, dalla selezione attuale dei produttori rilevanti, il progetto eVTOL nazionale si basa principalmente sullo schema puramente elettrico, limitato dalla densità energetica delle batterie agli ioni di litio, e l'eVTOL a bassa capacità di passeggeri è lo scenario migliore per l'atterraggio della tecnologia di propulsione puramente elettrica. All'estero, alcuni produttori hanno pianificato in anticipo il piano ibrido e hanno preso l'iniziativa in più cicli di test e iterazioni. Come si può vedere dalla tabella seguente, lo schema ibrido è ovviamente più forte nell'angolo di autonomia e può ottenere più applicazioni nello scenario di traffico a medio-lungo raggio e a bassa quota in futuro [1].
Data di pubblicazione: 27 febbraio 2025