Это может показаться очень наивным вопросом. Возможно, сравнение электромобиля с самолетом крайне неуместно. Но в поиске внятного ответа не нашел.
Литий-ионные аккумуляторы имеют высокое соотношение мощности к весу, высокую энергоэффективность и хорошие характеристики при высоких температурах. Даже в этом случае их не рекомендуется использовать в самолетах.
Если речь идет о безопасности, то не хватает ли механизмов защиты, которые сделали возможным их широкое распространение в индустрии электромобилей?
Почему аэрокосмическая промышленность не использует преимущество соотношения массы и мощности? Какие другие аспекты следует учитывать – экстремальные условия окружающей среды или что-то в этом роде?
Редактировать: я спрашиваю об использовании батареи, как в обычном самолете, а не для электрического двигателя. Извините за неясность ранее
Boeing поместил их в 787. В 2013 году они остановили этот тип на два с лишним месяца из-за возгорания аккумуляторов.
Возгорание литий-ионных аккумуляторов бытовых электронных устройств также является почти регулярным явлением на пассажирских рейсах и является причиной того, что их нельзя провозить в зарегистрированном багаже, чтобы бортпроводники могли справиться с возгоранием, когда это произойдет.
Боингу действительно удалось улучшить аккумулятор и получить его сертификат по очень строгому требованию частоты отказов менее 1 на 10⁹ часов, и они используются на этом самолете. Но это намного строже, чем то, что требуется для наземных транспортных средств, потому что наземные транспортные средства могут быть легко брошены, когда они начнут гореть, что невозможно в самолете. Во многих случаях работа по обеспечению достаточной безопасности батареи для самолета просто не стоит того.
Если мы говорим об использовании батарей для движения (а мы говорим о самолетах, которые могут перевозить хотя бы одного человека), то это сводится, одним словом, к весу или , двумя словами, к плотности энергии . Литий-ионные батареи имеют довольно хорошую плотность энергии для батареи, но они даже не в той же лиге, что и авиационное топливо. Черт возьми, они даже не занимаются одним и тем же видом спорта .
Что-то вроде Avgas имеет удельную энергию ~ 44,65 МДж / кг, топливо для реактивных двигателей ~ 43,15 МДж / кг, а в настоящее время литий-ионные батареи, используемые в электрических транспортных средствах, составляют около 0,72 МДж / кг, поэтому для той же взлетной массы вы собираемся получить откровенно жалкий запас хода.
Это не значит, что его не рассматривают - например, предложенный компанией Vertical Aerospace VA-1X.
В этой статье проводится некоторое моделирование концепции самолета с электронным вертикальным взлетом и посадкой, такого как VA-1X, и для полной взлетной массы 2500 кг (примерно столько же, сколько у полностью загруженной Cessna 172) вы получаете менее сотни миль дальности полета. И это когда батареи новые - как только вы начнете заряжать их, цифра только упадет (без каламбура).
Вес батарей, необходимых для воспроизведения дальности/производительности даже скромного пассажирского самолета, ошеломляюще огромен.
Конечно, это не означает, что мы никогда не увидим самолеты с батарейным питанием — Tesla уже пару лет дразнит существенным шагом в плотности энергии упаковки, и предлагает альтернативный химический состав батареи литий-сера (Li-S). потенциальное решение, поскольку они уже почти вдвое превышают плотность энергии литий-ионных (и быстро улучшаются), и если они смогут решить или смягчить текущие проблемы, которые Li-S имеет с быстрой деградацией и отношением мощности к объему, тогда они могли бы быть очень перспективным.
Техасские самолеты работают над электрической версией Colt с двигателем Li-S, которая может иметь дальность полета около 200 морских миль.
Вообще-то в самолетах используются литий-ионные аккумуляторы — посадка Boeing 787 в 2013 году была вызвана проблемами с ними. Из Википедии :
В 2013 году, на втором году эксплуатации широкофюзеляжного реактивного авиалайнера Boeing 787 Dreamliner, несколько самолетов столкнулись с проблемами в электрической системе, вызванными литий-ионными батареями. Инциденты включали возгорание электричества на борту самолета All Nippon Airways 787 и аналогичный пожар, обнаруженный обслуживающим персоналом на припаркованном самолете Japan Airlines 787 в международном аэропорту Логан в Бостоне.
Они также используются в Airbus A350, как упоминает FlightGlobal в этой архивной статье:
Несмотря на схожие функции, конструкция Boeing значительно отличается от литий-ионных аккумуляторов, установленных в Airbus A350-900. Поставщик Airbus, компания Saft, разработала систему с четырьмя батареями, каждая из которых состоит из 14 элементов, обеспечивающих номинальное объединенное напряжение 25 В. Таким образом, A350-900 использует больше батарей, при этом от каждой ячейки требуется меньше энергии, чем в системе 787.
Проблемы с B787 были в достаточной степени решены за счет большей изоляции между камерами и установки бортовой системы вентиляции в качестве резервной. С тех пор инцидентов больше не было.
Почему литий-ионные аккумуляторы не используются в самолетах
На самом деле они есть. Они широко используются в моделях самолетов, «дронов» и т. д., которые Федеральное управление гражданской авиации (США) называет «беспилотными авиационными системами». См., например , эту ссылку .
Литий-ионные основные корабельные батареи (не двигательные) за последние 5-10 лет проникли в авиацию общего назначения, вертолеты и бизнес-джеты.
Сертификация новой техники в авиации почти всегда требует значительных усилий и времени. После проблем, с которыми Boeing столкнулся в отношении 787, отрасль пережила период тщательного изучения и разработки расширенных требований.
Литий-полимерные (LiPo) батареи успешно используются в небольших самолетах. Более крупные самолеты требуют нелинейного увеличения мощности.
Я ожидаю, что батареи будут особенно подходящими для более легких, чем воздух приложений, таких как дирижабли.
Помимо плотности энергии, батареи не теряют массу, поскольку они разряжаются так же, как топливный бак.
Это не означает, что мы не можем использовать их гибридным способом, с маломощной установкой, в конечном счете питаемой от турбовентиляторных двигателей с генераторами для взлета или аварийного питания.
пруд
ГдД
абеленький
Грег Хьюгилл
Таннер Светт
Хаукингер
high power-to-weight ratio, high energy efficiency and good high-temperature performance
- возможно, по сравнению со свинцовыми батареями, но по сравнению с топливом все это «смехотворно», а не «высоко» ... также транспортные средства не заботятся о безопасности так, как это даже сравнимо с самолетами.ртафт