docSamolot bardziej elektryczny - Wydział Elektrotechniki i Automatyki
download 
Reklamacja Transkrypt
Samolot bardziej elektryczny - Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Samolot bardziej elektryczny dr inż. Michał Michna Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Energoelektroniki i Maszyn Elektrycznych Samolot bardziej elektryczny System energetyczny współczesnych samolotów Samolot bardziej elektryczny Urządzenia elektryczne na pokładzie samolotu Programy badawcze, konferencje 2 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Autonomiczne systemy elektroenergetyczne pokładowe ASE – systemy mobilne znajdujące się na samolotach, statkach i samochodach, stacjonarne ASE – systemy służące do zasilania w energie elektryczną budynków i domów Zastosowanie Moc [kW] Prędkość obrotowa [obr/min] Samochód hybrydowy 30 – 130 0 – 13000 Mały generator wiatrowy 2 – 10 300 – 1700 Samolot 120 – 250 7500 – 23000 Agregat prądotwórczy (CHP) 1 – 150 2000 – 4000 3 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 System energetyczny samolotu Energia hydrauliczna · kontrola lotu, · podwozie, · hamulce, · drzwi ... 206bar 250kW Energia pneumatyczna · klimatyzacja, · sprężone powietrze, · odladzanie, · rozrusznik… do 20bar1200kW Energia elektryczna · awionika, · pompy, · odmrażanie, · oświetlenie… 115VAC 230kVA Energia mechaniczna · silnik pomp paliwowych · silnik pomp olejowych · rozrusznik ... 100kW Samolot konwencjonalny 4 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 System energetyczny samolotu Kontrola lotu Złożoność złożony Konserwacja prosta Hydrauliczny prosty Mechaniczny Pneumatyczny bardzo złożony prosty złożona i niebezpieczna częsta, wolna złożona Systemy lądowania Pompa hydruliczna Energia mechanicza System Elektryczny Przekładnia Energia hydrauliczna Silnik główny Rozwój technologii zaawansowana/ w trakcie rozwoju zaawansowana bardzo zaawansowanaa bardzo zaawansowana Samolot konwencjonalny Odladzanie Energia pneumatyczna Kompresor Generator elektryczny System dystrybucji EE Silniki elektryczne 5 Energia elektryczna ECS Odbiory eletryczne dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 System elektroenergetyczny A350 B787 A380 A340-500/600 B767-400 B737-NG B777 A330 A340-200/300 A320 B747 Concorde Caravelle 0 6 200 400 600 800 1000 zainstalowana moc elektryczna [kVA] dr inż. Michał Michna 1200 Gdańsk 2012/13 System elektroenergetyczny Zainstalowana moc elektryczna [kVA] 1200 B787 1000 800 A380 600 A350 B747 A340-500/600 400 A340-200/300 B777 Concorde B767-400 200 A320 A330 B737-NG Caravelle 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Pierwszy lot 7 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 System elektroenergetyczny 8 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 System elektroenergetyczny Zmienna prędkość obrotowa Constant Speed Drive Syn Gen 3 Phase 115VAC 400Hz Integrated Drive Generator (CF) 9 Constant frequency AC power is most commonly used on turbofan aircraft today System is expensive to purchase & maintain; primarily due to complexity of Constant Speed Drive (CSD) Single company monopoly on supply of CSD/IDG Alternate methods of power generation are under consideration dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 System elektroenergetyczny Baterie Dystrybucja: 28VDC AC/DC Konwersja Dystrybucja AC 15VAC/400Hz Główne źródła energii AC 10 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Pokładowy ASE – Airbus A330 11 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny Airbus A380 Boeing 787 Airbus A350 XWB 12 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Pokładowy ASE 1 2 3 Awionika E E E Pompy paliwa E E E E E E Akcesoria E pokładowe E E Rozruch P E ECS P Odladzanie Oświetlenie 13 1 Konwencjonalny 2 Samolot bardziej elektryczny (More Electric Aircraft – MEA) E Samolot elektryczny (All Electric Aircraft – AEA) Energia elektryczna E P Energia pneumatyczna E E H Energia hydrauliczna P E E M Energia mechaniczna Hamowanie H H E Sterowanie lotem H E E Podwozie H E E Turbowentylator M M E 3 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny Airbus A380 Boeing 787 2 systemy hydrauliczne 2 systemy elektryczne – 115VAC, VFG System pneumatyczny 3 systemy hydrauliczne (kontrola lotu) bez systemy pneumatycznego (bleedless) System elektryczny 230VAC, VFG – rozruch, odladzanie, hamowanie Airbus A350XWB 14 2 systemy hydrauliczne 2 systemy elektryczne – 230VAC, VFG System pneumatyczny dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny (B787) Maty elektryczne do odladzania skrzydeł 100kVA Rozruch przez silniki elektryczne 180kVA Pompy hydrauliczne napędzane silnikami elektrycznymi 4x100kVA Eliminacja systemu pneumatycznego Elektryczne systemy klimatyzacji oraz utrzymania ciśnienia w kabinie 500kVA 15 Zaawansowany technologicznie system elektroenergetyczny dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny Odbiorniki Silniki elektryczne Odladzanie Energia System EE elektryczna Generator Elektryczny Silnik Główny Kompresor Dodatkowa energia pneumatyczna Klimatyzacja Podwozie Avionika 16 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 System elektroenergetyczny Variable Input Shaft Speed Syn Gen 3 Phase 115VAC 360-800Hz Variable Frequancy Generator Simplest form of generating power, cheapest and most reliable Variable frequency has impact upon other aircraft subsystems Motor controllers may be needed for certain aircraft loads Beginning to be adopted for new programmes: gains outweigh disadvantages 17 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny http://gm-volt.com/2012/03/30/the-all-electric-boeing-787/ 18 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny http://gm-volt.com/2012/03/30/the-all-electric-boeing-787/ 19 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny (B787) 20 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Samolot bardziej elektryczny wzrost całkowitej sprawności systemu zmniejszenie wagi, objętości układów wykonawczych zmniejszenie kosztów zwiększenie niezawodności i bezpieczeństwa zmniejszenie kosztów utrzymania i serwisu zwiększenie funkcjonalności łatwość implementacji wykorzystanie technologii przyjaznych środowisku 21 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Maszyny elektryczne na pokładzie samolotu Generacja energii elektrycznej 22 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generacja energii elektrycznej 1 generator główny, 2 generator pomocniczy (auxiliary power unit APU), 3 generator bezpieczeństwa (ram air turbine RAT), 4 generator naziemny (ground power unit GPU) 23 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generator energii elektrycznej 24 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 MEA – główny generator 25/<##> dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 MEA – główny generator 26/<##> dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 MEA – główny generator 27/<##> dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generator synchroniczny Stojan Wirnik wydatnobiegunowy TWORNIK WYTWARZA STRUMIEŃ WIRUJĄCY POLA TWORNIKA MAGNEŚNICA WYTWARZA STRUMIEŃ WIRUJĄCY POLA WZBUDZENIA moc znamionowa 10 kVA częstotliwość 50 Hz 28 napięcie twornika 3 x 231V prąd twornika 25 A napięcie wzbudzenia 30 V prąd wzbudzenia 10 A prędkość obrotowa 1500 obr/min masa 112 kg dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generator główny Generator synchroniczny 90 kW Hamilton Sundstrand, Rockford, IL, U.S.A 29 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generator główny Napięcie przemienne AC Generator z magnesami trwałymi 30 Trój fazowe napięcie generowane o stałej amplitudzie GCU Napięcie stałe DC Stojan Stojan Wirnik Wirnik Wirnik Wirnik Stojan Stojan Wzbudnica z prostownikiem na wirniku dr inż. Michał Michna Generator główny Gdańsk 2012/13 Exciter Main 24000 rpm PMG CSD VFG PMG Exciter Main 12000…24000 rpm 4500…9000 rpm 4500…9000 rpm 31 IDG dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 MEA – główny generator 32 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 MEA – główny generator 33/<##> dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 MEA – główny generator 34/<##> dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 MEA – główny generator 35/<##> dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generator pomocniczy APU auxiliary power unit Boeing 737 1. light switch 2. APU fuel line 3. generator, 4. oil filter 5. fuel nozzles 6. upper shroud 7. bleed air valve, 8. start motor, 9. oil tank, 10. bleed air manifold, 11. exhaust muffler 36 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 37 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generator pomocniczy APU 38 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 39 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Generator awaryjny RAT ram air turbine Airbus A320 40 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13 Literatura Airbus A380 www.airbus.com/en/aircraftfamilies/a380/ Boeing 787 www.boeing.com/commercial/787family/index.html Goodrich www.goodrich.com Hamilton Sundstrand www.hamiltonsundstrand.com MOET www.eurtd.com/moet/ Thales Group www.thalesgroup.com The Joint Strike Fighter Program www.jsf.mil 41 dr inż. Michał Michna Gdańsk 2012/13
