Kosmoseagentuuride ja kommertslennunduse üks peamisi eesmärke on tänapäeval kosmoseuuringutega seotud kulude vähendamine. Kuid NASA-ga seotud agentuurid ei puutu ainult kosmose (ja selle põhjustatud reostuse) kosmosesse saatmise kulud.
Samuti on lennundusega seotud kulud (majanduslikud ja keskkondlikud). Lennukikütus pole ka odav ning kommertslennunduses kasutatavad lennureisid moodustavad 4–9% inimtekkelistest kasvuhoonegaasidest (ja see arv kasvab). Sel põhjusel on NASA teinud koostööd kommertstööstusega elektrilennukite väljatöötamiseks, mis loodetavasti pakuvad 2035. aastaks kommertslennukitele kütuse- ja kulutõhusat alternatiivi.
See on märkimisväärne väljakutse, kuna paljud toimiva elektrilennuki loomiseks vajalikud komponendid on üsna suured ja rasked. Eelkõige otsib NASA täiustatud õhusõidukite programm (AAVP) kergeid ja kompaktseid muundureid - elektrisüsteemi keskset komponenti, mis annab elektrimootori juhtimiseks jõudu.
Inverterid on elektrooniliste tõukejõusüsteemide jaoks kriitilise tähtsusega, kuna need teisendavad vahelduvvoolu (vahelduvvoolu), mille tekitavad mootorile paigaldatud generaatorid ja propellerite töötavad elektrimootorid, kõrgepinge alalisvoolu (DC) toiteks. Kahjuks on sellise energiakoguse genereerimiseks vajalikud komponendid - generaatorid, voolu muundamise elektroonika, mootorid jne - olnud ajalooliselt liiga suured ja rasked, et neid lennukisse mahutada.
See loob midagi keerulist, kuna vajaliku lifti tootmiseks kuluv energiakogus nõuab veelgi raskemat elektroonikat. Seetõttu uurib NASA eesrindlikku materjaliteadust, et luua kergem ja väiksem elektroonika. Selleks sõlmisid nad hiljuti 12 miljoni dollari suuruse lepingu General Electricuga (GE), kes on tipptasemel ränikarbiidi (SiC) tehnoloogia arendamise maailmas juhtiv ettevõte.
Seda pooljuhtivat mineraali kasutatakse kõrge temperatuuriga, kõrgepinge-elektroonika tootmisel ja GE loodab seda kasutada NASA täpsustatud suuruse, võimsuse ja tõhususe nõuete täitmiseks. Need kirjeldused nõuavad muundurit, mis pole suurem kui kohver ja suudab toota megavatti (MW) elektrit.
Nagu NASA pressiteates selgitas NASA täiustatud õhutransporditehnoloogia projekti juht Jim Heidmann:
„Oleme lennunduse ajaloos kriitilisel ajal, sest meil on võimalus välja töötada süsteemid, mis vähendavad kulusid, energiatarbimist ja müra, avades samal ajal Ameerika ettevõtete jaoks uusi turge ja võimalusi. Oluline on teha koostööd tööstuse ja akadeemiliste ringkondadega, et tagada tulevaste reisijate ja vedajate nõudmistele vastavate tehnoloogiate kättesaadavus. "
Lihtsustatult öeldes on megavatt tohutult elektrienergiat ja selle võimsuse ohutu haldamine on suur väljakutse. Näiteks NASA
Kuid tänu viimastel aastatel elektroonika ja hübriidmootoritehnoloogia valdkonnas tehtud edusammudele võiksid need nõuded olla käeulatuses. NASA Glenni uurimiskeskuse hübriidgaasi-elektrimootoriga alamprojekti juht Amy Jankovsky ütles:
„Materjalide ja jõuelektroonika hiljutiste edusammude abil hakkame ületama väljakutseid, mis seisnevad energiat vähendava elektrifitseerimise kontseptsioonide väljatöötamisel ja see inverteri töö on kriitiline samm meie lennukite elektrifitseeritud jõupingutustes. Meie partnerlus GE-ga on tulevase transpordilennuki megavatt-klassi lennumassi ja lennuvalmis komponentide edendamisel võtmetähtsusega. ”
Ränikarbiid on oma materjalide omaduste tõttu eriti paljulubav suure võimsusega lennunduse jaoks. See pakub kõrgeid töötemperatuure, kõrgepinget ja suurt võimsust. Need eelised võimaldavad inseneridel kavandada väiksemaid ja kergemaid komponente, suurendades samal ajal ka väljundvõimsust.
"Me pakime põhimõtteliselt ühe megavati võimsuse kompaktse kohvri suurusesse, mis muundab piisavalt elektrienergiat, et võimaldada hübriidelektrilistel tõukejõuarhitektuuridel kommertslennukite jaoks," ütles Konrad Weeber, GE Researchi elektritootmise peainsener. "Oleme maapinnal edukalt ehitanud ja demonstreerinud muundureid, mis vastavad elektrilendude võimsuse, suuruse ja efektiivsuse nõuetele."
Nende elektrisüsteemide arendamine toimub praegu Ohio osariigis Sandusky osariigis NASA Electric Aircraft Testbed'is (NEAT), mis oli varem NASA Glenni hüpersoonilise tunneli rajatis. Esimene omataoline, see ümberkonfigureeritav katsestend on ülesandeks kavandada, arendada, komplekteerida ja katsetada elektrilisi õhusõidukite toitesüsteeme, mis hõlmavad kõike alates kahe inimese lennukitest kuni 20 MW lennukiteni.
Mais tagasi sai NEAT läbi viia oma esimese megavatt-skaala testi tänu tohutule võimsusele, millele rajatisel on juurdepääs. See ja hiljuti allkirjastatud partnerlus GE-ga saabub vahetult pärast seda, kui NASA teatas uuest tulusast partnerlusest GE ja kahe suurema lennundusettevõttega - Boeing ja United Technologies Pratt & Whitney -, et uurida megavattimõõtmeliste lennuetenduste võimalikke eeliseid ja riske.
Nagu NASA täiustatud õhusõidukite programmi direktori asetäitja Barb Esker ütles:
"Lennuetendused on oluline osa tehnoloogia arengust, kuna need pakuvad meie inseneridele ja tööstuspartneritele võimalust töötada välja probleemid ja tõestada kontseptsioonid realistlikus keskkonnas, käsitledes samal ajal lennunduse elektrilise tõukejõu väljakutseid."
Kliimamuutuste ohu ja asjaolu vahel, et prognooside kohaselt ulatub maailma elanikkond 2050. aastaks 10 miljardi lähedale, on selge, et tuleb välja töötada alternatiivsed tootmis-, energiatootmis- ja transpordivahendid. On hea teada, et lisaks elektri- ja hübriidautodele võime oodata ka elektri- ja hübriidlende.
