Развитие электрических систем авиационной индустрии: от электрических двигателей до передовой авионики

Введение

Сегодня сложно представить нашу жизнь без авиации. Современные самолёты способны доставить нас и грузы практически в любую точку мира. Ведущие специалисты в области авиастроения ежедневно думают от том, как сделать авиацию более экологичной, экономичной и безопасной. За 100 лет развития авиации мы достигли невероятного прогресса, но авиационная индустрия не стоит на месте и необходимо искать новые технологии для улучшения качества полётов.

Развитие электрических систем в авиации, которые включают в себя:

1. Электрические двигатели.
2. Батареи.
3. Электронные навигационно-пилотажные комплексы.

Все эти системы способны снизить уровень загрязнения окружающей среды воздушными судами и сделать перелёты экономичнее и безопаснее.

Целью данной стать является анализ и обзор современных электрических систем в авиационной индустрии, определение их перспектив и стадии развития на сегодняшний день.

Задачами моего исследования являются:

- Анализ исторического развития электрических систем в авиации;

- Изучение достоинств и недостатков электрических двигателей над традиционными силовыми установками;

- Оценка текущего состояния развития электрических систем;

- Анализ применения авионики на летательных аппаратах;

- Сделать вывод о проделанной работе.

Результаты данного исследования позволят читателям узнать больше об электрических системах в авиационной индустрии.

Историческое развитие электрических систем

На самых первых самолётах главным источником электроэнергии был аккумулятор. Аккумулятор необходим для зажигания горючей смеси в двигателях и освещения салона, приборов и огней. После этого начали внедряться и генераторы. На бомбардировщике «Илья Муромец» в 1812 году был установлен генератор переменного тока. Он способен обеспечить обогрев и радиосвязь этой огромной машине, а главным разработчиком данного генератора стал В.П. Вологдин.

Появление поршневых двигателей начали активно внедрять генерирующие системы. Изначально самым оптимальным вариантом стало использование постоянного тока, но из-за малого напряжения происходили значительные потери энергии. Тогда и задумались о переходе на переменный ток. «Lucas Industries» стали одними из первых производителей генераторов с AC-выходом.

Во второй половине 30-ых под руководством А.К. Голдобенков была разработана серия авиационных генераторов постоянного тока напряжением 27 В.

Характеристики современных электрических систем

Современные электрические системы в авиации постоянно развиваются, чтобы сделать наши перелёты более безопасными и комфортными. Использование электричества в авиации-это очень перспективная область для изучения и развития.

Электрические системы, которые сегодня используются на воздушных судах и на аэродромах также обладают высокой степенью автоматизации и надёжности, что значительно увеличивает безопасность полёта и снижает влияние человеческого фактора. Развитие электрических систем позволит сделать авиацию более экологичной, экономичной и безопасной.

Электрические двигатели для самолётов

Электрические двигатели – это двигатели, которые преобразуют электрическую энергию в механическую. Они являются одними из самых инновационных идеи в авиации, которые не только позволят уменьшить потребление традиционных видов топлива, понизить уровень шума, но и снизить количество вредных выбросов в окружающую среду.

В сравнении с двигателями внутреннего сгорания, использование электрических двигателей – это более рациональное использование энергии. Они имеют более простую конструкцию, которая позволит сократить время на производство и обслуживание. Они более экономичны, т.к. обладают меньшими потерями при передаче мощности. Электрические двигатели издают гораздо меньше звуков, в сравнении с двигателями внутреннего сгорания, что будет огромным плюсом для людей, проживающих около аэродромов.

Преимуществами электродвигателей являются: Надёжность и простота в использовании; Практически нулевой выброс вредных веществ в окружающую среду; Улучшения комфорта пассажиров, за счёт маленького количества шума; Высокая степень экономичности, что позволит сделать перелёты более дешёвыми.

К недостаткам электродвигателей можно отнести: ограниченная дальность полёта, сложность технологии зарядки батарей и их утилизации, высокая стоимость электрических аккумуляторов.

Сделать системы электропитания в авиации более надёжными – это очень перспективное направление. Достичь этого можно внедрением новых технологий, таких как литий-ионные аккумуляторы, улучшение характеристик солнечных батарей и многое другое.

 Перспективы развития авионики

Электронные навигационно-пилотажные комплексы (авионика) – это совокупность электронных систем, установленных на воздушных судах. Основными элементами авионики являются системы навигации, системы коммуникации и управления воздушным судном.

С каждым новым поколением воздушных судов мы видим всё более совершенную авионику. Если взять все поколения Боинга 737, а именно «Boeing 737 Original», «Boeing 737 Classic», «Boeing 737 Next Generation» и «Boeing 737-8 MAX», то можно заметить существенные различия в авионике на данных самолётах. И это не удивительно, ведь именно её устаревание было одной из главных причин модификации этих самолётов.

Основные требования к авионике: минимизация веса и потребления энергии, повышение надёжности и точности вычислений.

Если сравнивать аналоговые системы с электронной авионикой, то можно с уверенностью сказать, что вторая более точная и многофункциональная, а также простая для понимания лётного экипажа. Именно поэтому на современных воздушных судах, таких как МС-21-310, SSJ-100NEW, Boeing 787, Airbus A350 мы видим так называемую «Стеклянную кабину», в которой практически не используются аналоговые приборы (в основном они могут быть использованы как резервные).

Развитие электронной авионики связанно с автоматизацией множества процессов на борту воздушного судна. Именно это позволит сделать полёты более безопасными и снизить риск человеческого фактора.

Заключение

На сегодняшний день практически все авиастроительные корпорации начиняют свои самолёты всё более новыми и совершенными электрическими системами. Их внедрение и эксплуатация позволит сократить расходы, повысить уровень безопасности полётов, снизить количество выбросов в окружающую среду, сделать авиаперевозки более комфортными и доступными.

Важно дальше исследовать, создавать и внедрять всё более эффективные и надёжные технологии электрических систем. Это обусловлено тем, что авиация – это одна из самых быстроразвивающихся индустрий в мире, но она по-прежнему не идеальна. Необходимо сделать перелёты безопаснее, экологичнее и дешевле, а совершенствование электрических систем позволяет частично решить все эти вопросы.