Электромобилей сейчас становится все больше — практически все известные автопроизводители занимаются созданием транспортных средств, работающих на электричестве. Некоторые компании рассматривают и возможность создания летательных аппаратов, способных использовать не авиационный керосин, а все то же электричество. Причем есть уже и успешные примеры разработок — но пока, к сожалению, все это не пошло дальше тестов.
На днях опубликованы результаты исследования, авторы которого изучили вопрос практичности электросамолетов досконально. Они попробовали понять, когда станет возможным массовое производство новых летательных аппаратов.
В качестве основы исследования специалисты взяли несколько направлений. Первое — это вопрос достаточной емкости аккумуляторов. Они должны обеспечивать комфортный полет и не разрядиться до прибытия аппарата на место. Второй вопрос — экономическая рентабельность создания электросамолетов. Третий — воздействие на окружающую среду.
Как оказалось, практически все направления более сложные, чем могло бы показаться. К примеру, в третьем вопросе много чего нужно изучить. Это и безопасность процесса производства аккумуляторов для окружающей среды, и возможность использовать «зеленую» энергию для подзарядки батарей и многое другое.
Что касается первого вопроса, то лучшие Li-ion батареи имеют «плотность» в 250 Вт*ч на килограмм. Для того, чтобы электросамолет был экономически рентабельным, указанный показатель должен быть в 3-8 раз более высоким. Желательно — около 2000 В*ч/кг.
В целом, емкость батарей по отношению к их весу растет примерно на 3% в год — речь идет о появлении новых технологий, помогающих увеличивать «плотность». Получается, что каждые 25 лет этот показатель удваивается. Так было до сих пор и вполне возможно, что будет и дальше. Правда, есть и вероятность того, что технологии просто достигнут потолка развития и удваиваться батареи не будут.
Как бы там ни было, но для самолета типа Boeing 727 нужны аккумуляторы общей емкостью в 800-1200 Вт*ч/кг. Таким образом, придется подождать еще несколько десятилетий, пока создание транспорта нового типа станет возможным. Положительным моментом является то, что электродвигатели более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания.
Что касается вопроса снижения выбросов, то в настоящее время замена самолетов обычного типа на электрические не даст снижения выбросов вредных веществ. Если же инфраструктура будет более современной, а потери внутри сети — ниже, то электросамолет станет более «чистым», чем обычные лайнеры.
Более того, «зеленое» электричество дешевеет, так что спрос на него постепенно растет. Соответственно, увеличивается количество разного рода альтернативных энергостанций, которые дают еще более дешевое электричество. Если использовать его для зарядки электросамолетов, то объем выбросов вредных веществ, необходимых для генерации определенного объема электричества, будет постепенно снижаться. К слову, если взять модель экономики электросамолетов, то прямо сейчас она будет рентабельной только в том случае, если нефть будет стоить $100 за баррель.
Если электросамолеты смогут летать на расстояние около 1100 км, то их можно будет использовать в коммерческих рейсах. В этом случае электросамолеты постепенно станут заменять обычные. Как результат, при соотношении электросамолетов и обычных 50/50 потребность в энергии значительно вырастет. Если электросамолеты смогут преодолевать 2200 км, то ими можно будет заменить примерно 80% общемирового авиатранспорта. Соответственно, потребность в электричестве возрастет еще выше.
Как бы там ни было, но вывод ученых однозначен — нам придется ждать около 30 лет до тех пор, пока использование электросамолетов будет выгодным делом для бизнеса. Соответственно, они постепенно будут внедряться в инфраструктуру пассажироперевозок и перевозов грузов.
Nature Energy, 2018. DOI: 10.1038/s41560-018-0294-x
Комментарии (90)
zaq1xsw2cde3vfr4
17.12.2018 03:47Аккумуляторов с необходимой удельной ёмкостью нет — это раз. Даже если дед Мороз на новый год подарит нужную технологию — винтовые самолет имеют предел скорости, в то время как в массах все больше бурлит идея о возрождении сверхзвуковой гражданской авиации.
Но на данном этапе затык именно в аккумуляторах. Народ бы летал даже со скоростью 180 км/ч.coturnix19
17.12.2018 04:19Аккумуляторов с необходимой емкостью нет и не будет, они уже уперлись в физические пределы (возгоряемость/взрывоопасность), а производители самолетов которые было начали заменять старые-добрые никель-кадмиевые аккумуляторы на литиевые, после череды самовозгораний возвращают Ni-Cd назад; или читатель думает что просто так запрещено возить аккумуляторы в сдаваемом багаже? А ведь самолет «заправленный» Li-ION батареями это в тысячу раз хуже и в тысячи раз более возгораемо. Дело спасут только топливные ячейки и/или подобные смежные технологии типа метал-воздшных батарей (хотя если честно я не вполне понимаю в чем принципиальная разница между этими двумя технологиями, имхо выглядят как разные реализации одной и той же идеи).
Usul
17.12.2018 07:43Разница в том, что у гальванического элемента энергия запасена в электродах. В электроде происходят химические реакции — энергия выделяется — гальванический элемент создает ток во внешней цепи. В воздушно-цинковом элементе, например, окисляется цинковый электрод. Цинк закончился — элемент перестал работать.
Аккумулятор — тот же гальванический элемент, но с возможностью вернуть электроды в исходное состояние путем подачи тока извне.
В топливном элементе (fuel cell) горючее и окислитель поступают извне, а электроды выступают лишь «посредниками». То есть, можно создать устройство, где электроды будут служить очень долго (вечными они не будут из-за загрязнения). Выдавать ток такое устройство будет, пока мы подаем горючее и окислитель.
rPman
17.12.2018 11:04пока молятся на углеродные нановолокна, возможно они дадут увеличение емкости аккумуляторов на порядок.
selivanov_pavel
17.12.2018 23:40Думаю, идея о дешёвых перелётах понравится массам гораздо сильнее. Но дед Мороз что-то не спешит с технологией…
DGN
17.12.2018 04:01Есть ниша для электро-самолетов на линиях сверхмалой дальности, до 100км. Есть ниша спортивных самолетов и самолетов первоначального обучения.
VIPDC
17.12.2018 04:19ИМХО, ниша электричества, субкомпактные персональные летательные аппараты на 50-200 км.
По сути гибриды квадракоптеров, вертолётов и малых самолётов.
А тут конечно простор огромный, и аэротакси, и быстрая доставка, медицина и т.д.JediPhilosopher
17.12.2018 15:30-1И опять все упирается в аккумуляторы. Тут на хабре уже были статьи про то, как самоделкины всякие пилят как раз и пилотажный самолет, и мотопараплан на электротяге. Но цифры там получаются совсем печальные, там где у бензинового собрата топлива хватит на несколько часов полета, у электрического с такой же массой аккумуляторов заряда хватает по сути только на взлет-посадку.
Проблема в том, что в случае с авиацией, особенно малой, вес играет критическое значение. Там где в случае с электромобилем Тесла какая-нибудь может себе позволить запихнуть в машину тонну батареек (и даже гордиться что тем самым повысилась устойчивость на дороге и пассивная безопасность), в случае с самолетами это не пройдет. У небольших частных самолетов и тем более СЛА и так уже проблемы с грузоподъемностью — например одномоторные поршневые самолеты обычно не могут одновременно загрузить всех 4 пассажиров, багаж и залить полный бак топлива — уже не хватит грузоподъемности. А аккумуляторы нынешние с их гораздо более низкой эффективностью запасения энергии, чем у бензина/керосина, тут вообще не годятся.
REPISOT
17.12.2018 06:05лучшие Li-ion батареи имеют «плотность» в 250 квт*ч на килограмм.… указанный показатель должен быть в 3-8 раз более высоким. Желательно — около 2000 В*ч/кг.
Ничего не смущает?shaggyone
17.12.2018 08:42Ачипятка же.
REPISOT
17.12.2018 09:27аж две. В вместо Вт и кило забыли.
adictive_max
17.12.2018 10:23Кило не забыли, а приписали. 250 квт*ч на килограмм — это в 6 раза круче, чем у водорода. Были бы такие батареи, уже давно бы всё работало исключительно на электричестве.
Да и даже желательные 2000 вт*ч/кг — в 6 раз меньше, чем у авиационного керосина, никакой эффективностью это не окупится, разве что для сверх-лёгких табуреток с крыльями, летающих на 50 км.
saag
17.12.2018 09:09+1jaiprakash
17.12.2018 12:21Судя по ютубу — вполне серийный самолёт, основные покупатели — аэроклубы и лётные школы.
Его применение даёт значительный экономический эффект, т. к. мало того что электричество дешевле высокооктанового топлива, так и обслуживание поршневого авиадвигателя дороже плановой замены аккумуляторов. А часа полёта с головой хватает для обучения и тренировок.JediPhilosopher
17.12.2018 15:36Могу предположить (сам некоторое время учился в аэроклубе на обычной цессне), что пока это еще сомнительно.
Во-первых топливо как раз не проблема. Авиационный бензин вроде стоит ну раза в полтора-два всего дороже автомобильного, а некоторые самолеты вполне могут кушать и обычный автомобильный. Расход при этом тоже не сильно выше чем у машины. Вообще топливо — не самая весомая строка расходов для владельца небольшого поршневого самолета. Большая часть — это амортизация (надо откладывать деньги на регулярные и весьма дорогие капитальные ремонты и восстановление ресурса двигателя и планера после определенного количества налетанных часов).
Час — это на самом деле мало. Впритык для курсанта-новичка, летающего по кругу и отрабатывающего первые конвейеры «взлет-посадка». В зону или по маршруту уже особо не слетаешь, а это неотъемлемая часть обучения.
При этом бензиновый самолет может возить много курсантов подряд, что критично для многих школ, где курсантов сильно больше чем самолетов и инструкторов. В итоге несколько часов отлетал, потом за 5-10 минут заправился и готов дальше летать. А электросамолет что? Час отлетал, час заряжается?jaiprakash
17.12.2018 18:52Я не говорю о тотальном превосходстве. Школы и клубы закупают их, и, вероятно, посчитали экономику перед покупкой.
Ну и главное, вопрос уже не "когда появятся электролёты", как в статье, а "когда они оправданы", т. к. вполне выпускаются.
firedragon
17.12.2018 09:17Меня смущает «наивная» методика подсчета роста. 3% в год. Похоже на графики, которые рисовал Леня Голубков. Плюс остается главная проблема это вес. Обычно самолеты заправляют не под завязку, а на дальность рейса + дальность ухода на запасной аэродром + запас. Что бы не таскать лишнее. Вес топлива составляет 30-40% от веса самолета, если по максимуму. В случае аккумуляторов нужно предусмотреть либо съем части, без нарушения прочности планера, либо летать с лишним грузом на протяжении всей жизни самолета. Либо выпускать самолеты жестко привязанные к одной длине маршрута.
Deosis
17.12.2018 12:24А разрядившиеся аккумуляторы отбрасывать прямо в полете.
И специальную службу, которая будет их собирать.Kriminalist
18.12.2018 11:36Не совсем так. Можно вышки подзарядные ставить, как раньше поезда почту на ходу забирали. Пролетаешь — цепляешь крюком свежий аккум — сдохший оставляешь.
striver
17.12.2018 09:50Более того, «зеленое» электричество дорожает, так что спрос на него постепенно растет.
Вообще-то дешевеет.Polaris99
17.12.2018 12:41Вообще-то в Германии, флагмане зеленого электричества, только дорожает. С нового года обещают еще +5% к и так практически самым высоким ценам на электричество.
striver
17.12.2018 13:23Давайте разбираться. За какой период и в каких странах. В целом — цены падают.
Polaris99
17.12.2018 13:49Читаем тут хотя бы: www.handelsblatt.com/today/companies/electricity-prices-rethinking-the-cost-of-going-green/23565782.html?ticket=ST-1227435-KwaSOSkaYGUxpCXcdE1S-ap4
На немецком вообще каждая вторая ссылка. Кто-то же должен финансировать субсидии на зеленую энергетику. Без субсидий зеленая энергетика в условиях Центральной Европы практически неконкурентоспособна. Если только ветер, но его нужно демпфировать газовой генерацией, которая обходится в разы дороже угля или закрытого по указке Меркель атома.
А вот развитие цен за последнее десятилетие:
Как уже писал выше, цена не окончательная, с нового года предстоит рост на в среднем 5%.striver
17.12.2018 13:57Из отчета IRENA
IRENA_2017_Power_Costs_2018
Polaris99
17.12.2018 14:16Что-то слабо во все эти слащавые отчеты верится, все это пишут для инвесторов и правительства, так как организация на уровне правительств, а реальную цену я вижу в своих счетах. Видимо, мир живет в двух параллельных реальностях, с одной из которых обыватель вообще не пересекается.
striver
17.12.2018 14:38Что-то слабо во все эти слащавые отчеты верится
На разброс посмотрите. У кого-то 36, а есть меньше 5 центов за 1 кВт*ч (фотовольватика). Панели упали в цене за почти 10 лет кратно. Ветряки 10 лет назад и сейчас — более эффективные. То, что стоимость электроэнергии растет, то причина может быть, что субсидии на её развитие всё меньше. Как бы, уже сейчас, выходят на самоокупаемость.а реальную цену я вижу в своих счетах.
Очень условная цифра. Есть расшифровка из чего состоит? К тому же, если взять рост инфляции и самих зарплат, то не будет 2х кратного роста. Но, за счет этого было освоено огромное количество ВИЭ. С другой стороны — страны бывшего СССР… тоже по своим счетам сужу. Новых электростанций почти нет, инфраструктура валится, но цена выросла кратно. И доля счета за электроэнергию на уровне или выше, чем в Германии.
vics001
18.12.2018 03:34Как и в Голландии 80% цены это налог на «зеленую» энергию. Проблема в том, что этот налог просто налог и собирается, а как любой налог у правительства есть всегда план как его повысить.
Дошли уже до того, что зеленую энергетику облагают «зеленым налогом», можно купить свой б-у ветряк по рыночной цене за 5 млн (был краудфандинг) со средней выработкой 1-2 МВт. Так вот это было крайне выгодно, пока не узнал, что надо заплатить налог на зеленую энергию в размере 200%.
Bedal
17.12.2018 11:04-1Странно даже комментировать подобное. Это уровень «весёлых картинок», а далеко не даже гиктаймса. Но не удержусь:
Полностью электрические самолёты и вертолёты ещё долго (я не доживу) не станут на поток. А вот гибридные схемы можно рассматривать уже сейчас. Причём далеко не на размер 200-местных машин, как здесь, а чего-то поменьше, где компоновка играет большую роль, и можно выиграть. Главная предпосылка здесь — уже достигнутые параметры электромоторов и генераторов, 6кВт на килограмм массы.
Для обычных самолётов выигрыш может состоять в размещении двигателя в фюзеляже и получении чистого крыла при размещении винтов в самом выгодном месте без компоновочных (куда-то нужно двигатель девать) ограничений. При этом аккумулятор нужен, но весьма ограниченной ёмкости — только на время выдачи взлётной мощности, порядка десятка минут полёта, не больше. Выигрыш получается на уже упомянутой компоновке и на том, что двигатель можно будет достаточный для обеспечения крейсерского полёта, не больше.
Самолёты с вертикальным/укорочённым взлётом и посадкой: тут ещё больше можно выигрыш получить, так как поворачивать винт с электромотором гораздо, гораздо выгоднее, чем в схеме вроде V-22. Ещё больше выигрыш от устранении механической синхронизации винтов — это очень тяжелая и ненадёжная вещь, чуть ли не главная проблема. Электромоторы могут менять мощность очень быстро, не дают неуправляемых колебаний мощности, как турбины и при этом гораздо надёжнее. Главное — за счёт отсутствия проблем устроить большее количество винтов, их можно делать меньше, что кардинально сокращает проблемы. Можно, например, садиться по-самолётному, чего, например, V-22 делать не может вообще.Схема Bell X-22, только лучше
zaq1xsw2cde3vfr4
17.12.2018 11:22Нужно быть оптимистом. Возможно уже родился тот гений, который сделает революционное открытие в методах сохранения энергии или ядерные батарейки как у терминатора.
Bedal
17.12.2018 11:34нужно быть оптимистичным реалистом. Заметный рывок может быть произведён на алюминиевых аккумуляторах. Но они пока крайне пожароопасны, да и прирост обещают в пару раз, максимум в пять — чего для чисто электрических решений недостаточно.
Bedal
17.12.2018 13:25а, вот ещё твердотельные обещают, но там уровень обещаний пока на реальность совсем не похож.
striver
17.12.2018 11:25Если так дела обстоят, то ВПК должен уже начинать разработки. К тому же, Маск говорил, что нужно хотя бы 400, а не 2 тыс., как здесь сказано. Особенно отлично подойдет для разведывательной техники.
Bedal
17.12.2018 11:41+1Если так дела обстоят, то ВПК должен уже начинать разработки.
Да.
Особенно отлично подойдет для разведывательной техники.
Нет, просто у нас только у ВПК есть деньги и возможности делать что-то на перспективу. И особенно отлично подойдёт для транспортного самолёта с вертикальным взлётом, там больше всего проблем с механикой, решаемых электроприводом без потери массы и эффективности.striver
17.12.2018 11:58Нет
Так я о военной разведке.И особенно отлично подойдёт для транспортного самолёта с вертикальным взлётом,
Да, сейчас одна большая головная боль для ВМС.
там больше всего проблем с механикой, решаемых электроприводом без потери массы и эффективности.
Есть что почитать на эту тему?Bedal
17.12.2018 12:57Так я о военной разведке
Разведке нужен небольшой аппарат, а тут электропривод выигрыша не даст, вес редуктора невелик, схема одновинтовая пригодна, а на аккумуляторах всяко не полетаешь — дальности не хватит. И шумность особо не выиграешь — главный шум от винта, а не от мотора.
Для вертолётов электропривод выгоднее всего там, где несколько двигателей и, соответственно, редуктор. Или, ещё более того, там, где надо бы несколько винтов поставить, но ещё и механическая синхронизация добавляет проблем.
Есть что почитать на эту тему?
Схему V-22, нашего В-12 или чинука какого-нибудь посмотреть, данные по весам составляющей механики :-)
Или про Bell X-22, почему не полетел, те же проблемы с синхронизацией и управлением. Электропривод имеет такую скорость управления, что это даёт гигантские преимущества на вертикали.
Про достигнутые показатели электромоторов — полезно почитать про гибридную установку на машинах Ф1.
А так, в целом — не знаю. У меня не пересказ, это я сам так думаю.striver
17.12.2018 13:43Разведке нужен небольшой аппарат, а тут электропривод выигрыша не даст, вес редуктора невелик, схема одновинтовая пригодна, а на аккумуляторах всяко не полетаешь — дальности не хватит.
Так мы же о перспективах говорим. Делали своего времени Команчи. Сейчас делают Sikorsky S-97 Raider. Есть же еще боевые дроны.И шумность особо не выиграешь — главный шум от винта, а не от мотора.
Где-то же были какие-то попытки, не знаю точно.Про достигнутые показатели электромоторов — полезно почитать про гибридную установку на машинах Ф1.
Не уверен, что успехи Ф1 можно применять к боевой технике.
В общем, сейчас проблема в батареях, а не электромоторах.Bedal
17.12.2018 14:33Так мы же о перспективах говорим. Делали своего времени Команчи. Сейчас делают Sikorsky S-97 Raider.
По перспективам такие аппараты — последние в очереди на электрификацию.
Есть же еще боевые дроны.
Опять же — какова длительность полёта?
Не уверен, что успехи Ф1 можно применять к боевой технике.
Почему бы? Есть электромотор(и генератор), выдающий 5-6кВт с килограмма. Устойчивый к вибрациям и температурам. Надо использовать.
В общем, сейчас проблема в батареях, а не электромоторах.
Вовсе и нет. Батареи и чисто электрический полёт — относительно далёкое будущее. «Тепловозная» схема с батареями малого объёма (взлёт/посадка, форсаж) — вполне обозримая реальность. Типы аппаратов, где это может быть применено в первую очередь — очевидны.
speakingfish
17.12.2018 16:00У нового V-280 Valor уже нет поворачивающихся двигателей.
Часто, сравнивая V-22 Osprey, забывают о том что на нём используются полноценные автоматы перекоса как у нормальных вертолётов, а не просто винты с изменяемым шагом. Соответственно, он и так отлично управляется а попытка добавить ему ещё винты для «улучшения» управляемости даст только усложнение конструкции.
Синхронизация винтов через общий вал — не блажь, а защита от выхода из строя одного из двигателей.
Электромоторы только на небольших моделях могут быстро менять мощность. С массивным винтом у вас не получится не только резко его ускорить, но и даже затормозить. Именно поэтому на всех настоящих вертолётах и на многих моделях стоят обгонные муфты (или муфты авторотации). Даже небольшие рывки вызовут сильные колебания лопастей.
Вот тут хорошо про это написано: aviation.stackexchange.com/questions/3300/why-havent-quadcopters-been-scaled-up-yet/8716#8716
ps. Кстати есть модели, использующие тонкие рывки электромотором для управления наклоном пропеллера (или за счёт гибкости лопастей или за счёт использования механизмов свободного хода лопастей)Bedal
17.12.2018 16:34У нового V-280 Valor уже нет поворачивающихся двигателей.
Да. Но невозможность самолётной посадки и синхровал остались. Это, не будете же спорить, грандиозный недостаток.
Часто, сравнивая V-22 Osprey, забывают о том что на нём используются полноценные автоматы перекоса как у нормальных вертолётов, а не просто винты с изменяемым шагом. Соответственно, он и так отлично управляется а попытка добавить ему ещё винты для «улучшения» управляемости даст только усложнение конструкции.
Это громоздко и дорого, оправдано только тем, что а)увеличение числа винтов и двигателей не поддаётся механическому согласованию и б)при двух винтах нет иного способа управлять на висении по тангажу, кроме автоматов перекоса. Квадрокоптеру эта дорогая схема просто не нужна.
Синхронизация винтов через общий вал — не блажь, а защита от выхода из строя одного из двигателей.
Защита от отказа двигателя — дело важное, но не первое. Проблема возникает гораздо раньше: турбодвигатели весьма произвольно и непредсказуемо плавают тягой, это и заставляет ставить вал синхронизации даже при предельно надёжных в смысле полного отказа движках. Но и в смысле отказа -электромоторы на порядки надёжнее турбин и поршняков.
Электромоторы только на небольших моделях могут быстро менять мощность
Электромоторы, большие тоже, могут менять момент почти мгновенно, для управления важно именно это.
С массивным винтом у вас не получится не только резко его ускорить, но и даже затормозить.
С массивным винтом изменение шага даст резкое изменение тяги — как раз за счёт энергии, накопленной во вращении.
Даже небольшие рывки вызовут сильные колебания лопастей.
Это противоречит Вашему же утверждению выше про автомат перекоса. Для управления по тангажу там на лопасти нагрузка меняется гораздо сильнее, чем при общем изменении тяги. Раз удаётся достичь нужного — значит, колебания лопастей не выходят за допустимые границы. При большем числе винтов и меньшем их диаметре проблема, кстати, уменьшается квадратично.
why-havent-quadcopters-been-scaled-up-yet
Квадрокоптеры не масштабируются вверх по банальной причине нехватки энергии для этого. На батареях не полетишь (куб-квадрат), а чисто на углеводородных моторах схема мертва. «Тепловозная схема» как раз является решением этой главной проблемы.
Кстати, добавлю: конвертоплан-квадрокоптер может выигрывать и в самолётном режиме, так как вовсе не обязательно все винты поворачивать. Для горизонтальной тяги, к примеру, повернуть пару, а вторую оставить в горизонте, уменьшив мощность на винтах или вовсе остановив — пусть крыло работает. Сопротивление будет явно меньше. Свобода в выборе компоновки вообще много разнообразных выгод принесёт.
Двухвинтовой конвертоплан — всё-таки уродец из механического прошлого.speakingfish
17.12.2018 17:05Без синхровала несоответствие оборотов двигателей парируется точно так же как небольшие порывы ветра.
Громоздко и дорого?
V22: 2 крыла/консоли. 2 двигателя. 2 автомата перекоса. 2 винта.
Абстрактный variable-pitch & tilt-rotor quad: 4 крыла/консоли. 4 двигателя. 4 variable pitch механизма. 4 винта.
Т.е. все пункты удваиваются ради одной лишь замены 2-х автоматов перекоса на 4 variable pitch.
Да, можно в каких-то случаях не использовать автомат перекоса, но должны быть какие-то функциональные требования к этому.
Вы уж определитесь — вы тягу меняете увеличением оборотов или изменением шага. А то вы то про быстрое изменение скорости вращения говорите, то про то что изменения шага достаточно.Bedal
17.12.2018 17:25Громоздко и дорого?
конечно, и даже очень.
V22: 2 крыла/консоли. 2 двигателя. 2 автомата перекоса. 2 винта.
:-) Вы посмешить решили? Автомат перекоса — это уже дороже консоли. 2 больших винта — по нагрузкам дороже четырёх малых запросто, уж не дешевле. И синхровал, на который в редукторах (про которые Вы тоже забыли) вход нужен, причём именно с двумя обгонными муфтами, чтобы и двигатель мог отключаться. Причём вал должен работать, несмотря на изгиб консолей, а это значит центральный редуктор раз, и жёсткие консоли, чтобы вал в них мог жить — два.
В квадрокоптере с электроприводом выбрасывается это всё. За исключением ВИШ, который много дешевле винта с автоматом перекоса даже в частностях вроде шарниров лопастей.
Вы уж определитесь — вы тягу меняете увеличением оборотов или изменением шага.
В зависимости от конкретной конструкции может применяться или тот метод, или этот. Нет тут заданности, как в случае обязательного автомата перекоса в двухвинтовой схеме.
А то вы то про быстрое изменение скорости вращения говорите
Вы, наверно, даже можете процитировать, где я так писал? Я писал про быстрое изменение тяги двигателя, что требуется и при изменении шага.DrPass
17.12.2018 18:13-) Вы посмешить решили? Автомат перекоса — это уже дороже консоли.
Кстати, а почему? Сейчас же не 1931-й год, сделать конструкцию из пары металлических дисков, нескольких рычагов и подшипников — не бог весь какая производственная задача, автомобильная КПП ничуть не сложнее и не дороже в производстве. Наоборот, консоль значительно более материалоёмкая, и технологические процессы по сборке также более сложные. Я не ошибусь, если скажу, что консоль будет многократно дороже автомата перекоса.Bedal
17.12.2018 18:28Требования к точности и надёжности. Консоль разве что более материалоёмка, всё остальное в ней много раз дешевле.
Автомат перекоса вертолёта Ми-26 стоит 9 млн руб, что составляет от полной стоимости вертолёта (включая двигатели) 3.5%
Может, это и не в разы дороже плоскости — но уж точно не дешевле в разы.DrPass
18.12.2018 00:03Требования к точности и надёжности.
Это если мы его проектируем. Если изготавливаем на производстве, то первое нам обеспечивает станок ЧПУ, второе — марка стали.
Автомат перекоса вертолёта Ми-26 стоит 9 млн руб
… а в себестоимости изготовления?Bedal
18.12.2018 08:05Зря я стоимость привёл, сравнимых у меня нет, только за разные годы, а там, сами понимаете, каша получается.
Требования же к точности и надёжности повышают, соответственно, стоимость оборудования. Но, в конце-концов, это пустяки, что зацепились за автомат перекоса-то? Он дорог, но не дороже многопоточного редуктора, сихновала и многого другого, что требуется.
speakingfish
17.12.2018 22:27Автомат перекоса — это уже дороже консоли. 2 больших винта — по нагрузкам дороже четырёх малых запросто, уж не дешевле. И синхровал, на который в редукторах (про которые Вы тоже забыли) вход нужен, причём именно с двумя обгонными муфтами, чтобы и двигатель мог отключаться.
Тогда по вашему утверждению 2 автомата перекоса перевешивают: 2 консоли, 2 двигателя, 2 винта и 4 variable pitch механизма. Очевидно это не так.
Ну и решите наконец — вы одинаковые конструкции с синхровалом сравниваете или в обоих его нет.
Кстати, насчёт ужасно массивных редукторов ненужных для электромоторов — взгляните на любую электрическую модель вертолёта и увидите как минимум один.
Вы, наверно, даже можете процитировать, где я так писал? Я писал про быстрое изменение тяги двигателя, что требуется и при изменении шага.
Пожалуйста:
Электромоторы могут менять мощность очень быстро, не дают неуправляемых колебаний мощности, как турбины и при этом гораздо надёжнее.
Если бы электромоторы были так надёжны, то в рекордных высотных полётах коптеров, тратили бы 90 процентов аккумулятора на подъём, потом вырубали бы двигатели и включали бы у земли. Однако с повторным запуском электромоторов у нас могут появится проблемы, которые (сюрприз! сюрприз!) может решить обгонная муфта :)Bedal
18.12.2018 08:52Тогда по вашему утверждению 2 автомата перекоса перевешивают: 2 консоли, 2 двигателя, 2 винта и 4 variable pitch механизма. Очевидно это не так.
Очевидно, что у Вас, извините, полемический задор перекрывает честность. Вы уже не первый раз приписываете мне слова, которых я не писал.
Ну и решите наконец — вы одинаковые конструкции с синхровалом сравниваете или в обоих его нет.
Опять вы как-то странно выдали. Вы вообще читаете, на что отвечаете? Я писал, что механический привод делает синхровал обязательным, а электропривод — ненужным. Как так можно перевернуть-то?
Кстати, насчёт ужасно массивных редукторов ненужных для электромоторов — взгляните на любую электрическую модель вертолёта и увидите как минимум один.
Охох… боюсь, я спорю с человеком, который не понимает разницы между одноступенчатым редуктором aka пара шестерён (или один планетарный ряд) и многопоточным со сменой направления передачи мощности. Нет, не буду спорить.
и где здесьВы, наверно, даже можете процитировать, где я так писал? Я писал про быстрое изменение тяги двигателя, что требуется и при изменении шага.
Пожалуйста:
Электромоторы могут менять мощность очень быстро, не дают неуправляемых колебаний мощности, как турбины и при этом гораздо надёжнее.
вы то про быстрое изменение скорости вращения говорите
Где? Вы сами выдумываете — давайте, Вы и спорить будете сами с собой.speakingfish
18.12.2018 09:53Что-то как только я вам ваши же слова указываю, вы сразу куда-то в сторону сваливаете.
Вы уже не первый раз приписываете мне слова, которых я не писал.
Вы писали что четырёхроторная конструкция с variable pitch гораздо проще чем ужасная с двумя роторами и автоматом перекоса. Я вам ответил — вы перевели в неконструктивное русло.
Я попросил определиться, какие варианты конструкций мы сравниваем — обе с синхровалами или обе без синхровалов, чтобы вынести это за скобки и оставить только вопрос с автоматом перекоса против variable pitch. Вы упорно не отвечаете и переводите разговор исключительно на то как ужасен синхровал. Хотя он и гарантирует выживание аппарата при отказе одного из двигателей, что вы тоже игнорируете.
Продолжать дискуссию смысла не вижу.
ps. Вообще насчёт эффективности мульти-коптеров, по сравнению с одновинтовыми схемами, вот например вам ссылочка: diydrones.com/profiles/blogs/researchers-say-triquad-is-more-efficient-than-a-quadBedal
18.12.2018 09:59Я привёл пример, где Вы соврали — Вы не соблаговолили это заметить. Смысла общаться с Вами не вижу.
vindy123
17.12.2018 11:58Более того, «зеленое» электричество дорожает, так что спрос на него постепенно растет.
Каждый раз, когда вы пишете такое, Господь убивает одного маленького экономиста.
domix32
17.12.2018 12:18-1Более того, «зеленое» электричество дорожает, так что спрос на него постепенно растет.
Но оно же наоборот должно дешеветь с ростом спроса.
striver
17.12.2018 12:25Это при идеальных условиях. А на самом деле, это очень сложная кривая.
Bedal
17.12.2018 13:05Да. Ко всему нужно добавить неожиданные проблемы: места для волшебной новой энергетики — мало. На самом деле мало. Ветрогенераторы, как выяснилось, полями из тысяч или даже сотен ветряков ставить невыгодно, подветренные вырабатывают только 10% от наветренных. Суммарная выработка ветряка в ветропарке порядка 50-60% от выработки одного, которому никто не мешает. journals.aps.org/prfluids/abstract/10.1103/PhysRevFluids.3.124603
А мест, где ветра стабильны, и ветряки можно аккуратно вытянуть в одну шеренгу — не так уж много.
Места-то есть, но, как и в случае с солнечными станциями, скажем, в Сахаре, «за морем телушка полушка, да рупь перевоз». Передача энергии на такие расстояния очень уж дорого обходится. Например, солнечную гига-станцию в Мали начали было даже строить, да и остановились на первом этапе, цена доставки в Европу оказалась в разы выше предполагавшейся, и вот тут-то не видно, как ей стать ниже.
Polaris99
17.12.2018 12:43Это в какой экономической теории?? Всегда вроде было, что с ростом спроса растет цена.
domix32
18.12.2018 02:24Да хотя бы вот. Больший спрос способствует развитию конкуренции, большая конкуренция стремится повысить качество и снизить цену (то бишь повысить конкуренотспособность с точки зрения потребителя) и уменьшить себестоимость производства для того чтобы охватывать как можно больший процент от общего спроса за меньшую единицу потраченых ресурсов. Конечно же мир не идеален и неприменно будут некоторые отклонения, но общая тенденция стремится к равновесной точке, что неприменно приводит к снижению таки цены.
В качестве примера посмотрите на стоимость флешек и ssd за последние 20 лет.Polaris99
18.12.2018 11:51Но не там, где крупные корпорации и государство диктуют правила. В условиях ограниченного предложения рост спроса всегда влечет за собой рост цены.
DrPass
18.12.2018 16:02В условиях ограниченного предложения рост спроса всегда влечет за собой рост цены.
Ну только не надо забывать, что это условная математическая модель абстрактного рынка свободной конкуренции. Мы же говорим про реальный рынок, причем в наукоёмкой отрасли. Эта модель к нему не подходит.
vics001
18.12.2018 03:37Не путайте:
«Если цена вырастет, то спрос упадет» (меньше людей позволит) с
«Если спрос вырастет, то цена вырастет» (чтобы компенсировать дефицит)
Dartjek
17.12.2018 18:11А можно вообще чем-то заменить хим. источники энергии? Есть какие-либо наработки или ещё чего?
AlexX1810
17.12.2018 18:11Достаточно забраться выше облаков и открывается доступ к неограниченному потоку энергии. Крылья самолета при этом должны иметь большой размах и большую площадь. Думаю, 6-8 местные самолеты реально уже сейчас эксплуатировать в дневное в время суток. При этом заряд аккумуляторов нужен только для подъема на высоту облаков.
habr.com/post/365755DrPass
17.12.2018 18:18Не так давно было кругосветное путешествие на «солнечном» самолёте, которое наглядно показало, что солнечные технологии в настоящий момент ещё не созрели для авиации. Они построили здоровую дуру с размахом крыльев как у немаленького авиалайнера, оснастили их самыми лучшими доступными в продаже солнечными элементами, и вот эта штука оказалась способной нести только одного человека средней комплекции в крохотной кабинке, при этом на борт не влез даже туалет.
UPD. А, пардон, не увидел, вы даже сами привели ссылку на этот эксперимент.AlexX1810
17.12.2018 19:48Эта штука построена командой энтузиастов. Они доказали, что самолет на элекрической тяге с солнечными батареями может летать неограниченно долго. Самолет проектировался именно под кругосветку с одним пилотом. Если была бы поставлена задача спроектировать и построить лайнер для коммерческих перевозок, то стоимость проекта была бы на порядки больше и под силу лишь авиастроительным корпорациям. Не сжигая ни капли керосина странствующие альбатросы пролетают над океаном 15-20тыс км, серые гуси перелетают Гималаи на высоте 8-9км (без кислородных балонов), доказывая что полеты без сжигания углеводородов возможны в принципе.
ittakir
17.12.2018 20:15Ну альбатросы используют градиент скорости ветра в непосредственной близости от воды. Еще и рыбу кушают по дороге.
Насчет гусей что-то я сомневаюсь, что они строят маршрут через горные вершины, а не через седловины и перевалы.coturnix19
17.12.2018 21:55+1Если верить www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4346704 то задокументированы были перелеты гусей на высоте около 7200м, хотя существуют неподвержденные сведения что их видали и на высоте 8-9 км, правда даже если и так то вероятно это все таки у них краткосрочный форсаж был а не длительный режим. А через перевалы они не летают потому что там орлы всякие и коршуны.
Alcpp
18.12.2018 00:48А какой смысл, кроме необходимости преодолеть препятствие, подниматься на высоту в 7200?
Плотность воздуха ниже — приходится чаще махать крыльями.
Холодно, до -15.coturnix19
18.12.2018 04:06Задокументировали, карл, задокументировали. А вот спросить забыли. Вот так и живемъ — гуси летают, а почему — не знаем.
coturnix19
17.12.2018 21:57Птицы летают вполне себе потому, что сжигают накопленное в виде жира углеводородное топливо, правда таки не ископаемое а чистое, натуральное биотопливо.
DrPass
17.12.2018 23:48+1Самолет проектировался именно под кругосветку с одним пилотом. Если была бы поставлена задача спроектировать и построить лайнер для коммерческих перевозок
Самолёт проектировался под то, что может хоть как взлететь и поднять человека, он вытянул всё, что можно, из доступных технологий. Спроектировать и построить лайнер для коммерческих перевозок никто и не пытался просто потому что технологии не позволяют даже самолётик для двух сидячих задниц построить.
Они доказали, что самолет на элекрической тяге с солнечными батареями может летать неограниченно долго.
Честно, я не знаю, в чём ценность такого доказательства. Если штука на солнечных батареях способна подняться в воздух с 80 кг груза, насколько я понимаю, то и до их эксперимента никто не сомневался, что она может там летать с этим грузом сколь угодно долго, пока светит Солнце или пока не сломается.
стоимость проекта была бы на порядки больше и под силу лишь авиастроительным корпорациям.
Этот одноместный самолётик, кстати, обошелся в $170 млн. Понятное дело, что проект экспериментальный, но… доступным по стоимости его все равно аж никак не назовёшь.
серые гуси перелетают Гималаи на высоте 8-9км (без кислородных балонов), доказывая что полеты без сжигания углеводородов возможны в принципе.
Вот насчет гусей и альбатросов не надо. Птички имеют очень даже углеводородные источники питания.
selivanov_pavel
18.12.2018 00:05> серые гуси… полеты без сжигания углеводородов
Вообще-то они именно углеводороды и жгут, только очень медленно. Вот если бы они питались исключительно живущими в крыльях водорослями, получающими энергию из фотосинтеза, то ваш аргумент был бы верным.
speakingfish
18.12.2018 11:00На тему «Гуси vs Solar Impulse» вспомнилась цитата из Лема:
если бы в Эволюции совершался прогресс жизни, а не кода, орел был бы уже фотолетом, а не планером, механически трепыхающим крыльями
DGN
18.12.2018 04:18Идеология этого самолета предпологает длительные полеты с зарядкой батарей в полете и расходовании заряда ночами. Самолет летающий небольшие маршруты днем, может быть куда более эффективен.
DrPass
18.12.2018 05:12Самолет летающий небольшие маршруты днем, может быть куда более эффективен.
… и если у него не будет батарей, то ему наступят кранты при первом же затяжном дождике. А если у него будет батарея, то при использовании на небольших дневных маршрутах, на солнечные батареи на крыльях можно вообще не тратить ни деньги, ни не менее драгоценную массу.
minusnaminus
17.12.2018 20:13ЕМНИП, нормы ИКАО ограничивают размах крыльев. Сильно тут не разгуляешься, плюс, у винтовой тяги есть свои пределы. У многовинтовых схем они ещё ближе.
Все эти потуги электрифицировать все и вся являются скорее наработками для не оформившегося ещё направления в литературе под названием «электропанк», нежели перспективными разработками :)
Diordna
18.12.2018 17:42Не будте наивны, да же в светлое время суток выроботка элэн. сильно разная у батарей а еще бывает самолет летит «не по солнцу»
ittakir
17.12.2018 20:20Думаю что проблема малой емкости аккумуляторов можно решить уже сейчас, заменяя батарею целиком в промежуточных аэропортах. Ведь ни у кого не возникают вопросы, когда самолет дозаправляют обычным топливом. Просто нужен стандарт на аккумуляторы, новая инфраструктура. Ну и скорости рейсов упадут, т.к. самолеты снова станут винтовыми.
Alcpp
18.12.2018 00:58В общем электросамолеты станут массовыми тогда же, когда аккумуляторы для смартфонов станут тоньше чехла для смартов. И работать смарты будут по неделе от таких аккумуляторов.
Zmiy666
хм… ну чисто теоретически можно сделать самолет составным, типа часть с пассажирами летит дальше, а части с аккумуляторами периодически отделяются и садятся на промежуточные аэродромы, с которых в свою очередь поднимаются свежие, заряженные. Но это звучит страшно даже в теории…
Так же возможно питать самолет со спутника лучом энергии (микроволны, лазер и тд) Спутнику по силам вести самолет, летает он почти всегда выше облаков (взлет и посадка на аккумуляторах) Ну и электростанция на орбите всегда дает энергию и гораздо больше, чем на земле…
DrPass
Да это ещё менее реально. Стратосфера съест значительную долю энергии, особенно учитывая, что спутник-то должен будет направлять луч не вертикально вниз, а преимущественно под значительным углом, сопровождая движение самолёта. И пробивать ему нужно будет несколько десятков или сотен км разных слоёв атмосферы.
Я думаю, самая правильная и разумная конструкция для подобного самолёта называется «поезд». Это будет и быстрее, и дешевле, и надёжнее.
Zmiy666
ну так то да, у поезда в теории плюсов куда больше, чем у самолета… хотя-бы то, что энергию потраченную на разгон поезда — можно вернуть при торможении, хоть и с потерями.
А электролеты займут место такси и маршруток в городе. Короткие полеты длительностью менее 15-20 минут от станции зарядки до станции зарядки — самое то.
selivanov_pavel
Кстати, задумался — а почему электрички и поезда метро жгут энергию торможения на реостатах, вместо того, чтобы отдавать её в сеть?
Grox
Поезда метро возвращают ток в сеть при торможении. Они вполне эффективно используют рекуперацию.
JediPhilosopher
А вот трамваи до сих пор ездят с реостатными тормозами. Да и на электричках еще сравнительно недавно я их видел на крышах. Но это старые вагоны в основном, видимо тогда еще это не было реализовано по какой-то причине.
rPman
Высокоэнергетический луч, бьющий из космоса в землю… двигающийся за летящими самолетами! Вы серьезно?
Стационарные варианты подобных технологий рассматривают в разрезе слабого излучения на метр, так как принимающую станцию можно сделать сколько угодно большой, это безопасно.
p.s. На текущий момент только ядерные реакторы могут быть источником достаточной энергии для самолета… но цена решения и опасность очень грязной аварии не допустят этого даже в мыслях конструкторов.
Еще я говорил про гибрид дирижабля и планера, где основную нагрузку на себя берет гелий, и дирижабль в форме плоского крыла/ската. Такая форма уменьшит парусность но допустимая скорость все равно будет маленькой.
К сожалению такая конструкция должна быть складной, иначе ее размеры будут очень большими а грузоподъемность на каждый метр конструкции — маленькой.
selivanov_pavel
Ошибка в управлении спутником или злонамеренный перехват — и к вам сверху прилетает луч энергии, достаточной для питания двигателей лайнера. Вы в детстве не пробовали жечь муравьёв увеличительным стеклом?