Urzeczywistnienie koncepcji kompozytowych samolotów elektrycznych
Współcześni producenci samolotów, a także ich łańcuchy dostaw, skupiają się na zmniejszeniu zużycia energii, poprawie bezpieczeństwa i redukcji emisji. „W celu optymalizacji osiągów zarówno obecnych, jak i przyszłych generacji samolotów, wielu producentów zwraca się w stronę kompozytowych samolotów elektrycznych (Composite Electric Aircraft, CEA)”, twierdzi Jean-Philippe Parmantier, unijny koordynator projektu EPICEA, współfinansowanego przez UE i Kanadę. „Są to zasadniczo samoloty długodystansowe, latające na dużych wysokościach, wykonane z lekkich materiałów kompozytowych, z płatowcami charakteryzującymi się szeroką elektryfikacją funkcji pokładowych oraz zastosowaniem anten niskoprofilowych generujących mniejsze opory powietrza”. Pomimo swojego potencjału, materiały kompozytowe nie zapewniają takiego samego poziomu przewodności kadłuba jak aluminium. W rezultacie samoloty kompozytowe są narażone na zwiększone zagrożenie elektromagnetyczne ze strony stacji radiowych, satelitów, radarów bądź wyładowań atmosferycznych. Ponadto w przypadku lotów na bardzo dużej wysokości istnieje zwiększone prawdopodobieństwo narażenia na promieniowanie kosmiczne. Jak wyjaśnia Parmatntier, „Aby zagwarantować odporność systemu elektrycznego i bezpieczeństwo samolotu, wymagane są specyficzne środki ochrony elektromagnetycznej. Jednakże w wielu przypadkach wdrożenie takich środków ochronnych często prowadzi do zwiększenia masy samolotu, utrudniając w ten sposób wprowadzenie na rynek energooszczędnych kompozytowych samolotów elektrycznych”. Aby kompozytowe samoloty elektryczne stały się realną opcją prowadzącą do poprawy osiągów, bezpieczeństwa i wydajności w lotnictwie, w ramach projektu EPICEA – wspólnej inicjatywy badawczo-rozwojowej UE i Kanady – pracuje się nad opracowaniem narzędzi komputerowych do walidacji i weryfikacji opartego na współpracy i otwartego środowiska komputerowego (platformy EPICEA). Poprzez modelowanie połączonych systemów, parametrów elektromagnetycznych anten i wpływu promieniowania kosmicznego na elektronikę, nowa platforma EPICEA pomoże producentom samolotów lepiej zrozumieć mechanizmy sprzężenia elektromagnetycznego w elektrycznych samolotach kompozytowych. To z kolei umożliwi opracowanie skutecznych wymogów projektowych dla systemów obsługujących statki powietrzne i ich integracji na pokładzie samolotów. Osiągnięte ważne rezultaty Pomimo że projekt EPICEA nadal pozostaje w fazie realizacji, osiągnięto już pewne istotne rezultaty. „Po pierwsze, przede wszystkim udało nam się skutecznie zintegrować istniejące oprogramowanie z ogólną platformą symulacyjną w celu modelowania scenariuszy sprzężenia elektromagnetycznego w połączonych systemach okablowania i antenach wewnątrz złożonego kompozytowego kadłuba”, mówi Parmantier. „Umożliwia nam to weryfikację wyników symulacji z rzeczywistymi pomiarami na kompozytowym kadłubie samolotu Bombardier Business Jet w pełnej skali”. Naukowcy biorący udział w projekcie rozpoczęli już rozpowszechnianie wstępnych wyników badań poprzez konferencje naukowe, publiczne warsztaty i stronę internetową poświęconą projektowi. Drugi warsztat zbiegnie się z zamknięciem projektu i odbędzie się w lipcu 2019 roku w Tuluzie we Francji. Zarówno narzędzia, jak i platforma symulacyjna są obecnie testowane przez dwóch partnerów projektu: firmę Bombardier Aerospace, kanadyjskiego producenta samolotów, a także firmę Fokker Elmo, europejskiego producenta kabli i wiązek. Według Parmantiera, obie firmy prawdopodobnie zaczną w przyszłości stosować narzędzia oraz platformę komputerową opracowane w ramach projektu w procesach projektowania i rozwoju samolotów. Międzynarodowa współpraca Projekt EPICEA, finansowany zarówno przez UE, jak i Kanadę, stanowi doskonały przykład międzynarodowej współpracy w dziedzinie badań lotniczych w ramach programu „Horyzont 2020”. W ramach projektu wykorzystano kompetencje i zoptymalizowano zasoby obu partnerów, aby wspólnie wspomóc rozwój kompozytowych samolotów elektrycznych. Na przykład, ze względu na doświadczenie firmy Fokker Elmo, strona europejska skupiła się na kwestiach symulacji dotyczących fal elektromagnetycznych, podczas gdy Kanadyjczycy wykorzystali wiedzę i doświadczenie firmy Bombardier w celu integracji systemów i wiązek w kompozytowym kadłubie, a także do przeprowadzenia testów dotyczących fal elektromagnetycznych i promieniowania kosmicznego. „Jedną z rzeczy, które napawają mnie największą dumą, jest spójność naszego konsorcjum oraz to,w jaki sposób byliśmy w stanie współpracować jako jeden zespół, pomimo odległości i różnic kulturowych”, stwierdził Parmantier. „Dzięki połączeniu wiedzy specjalistycznej UE i Kanady, kompozytowe samoloty elektryczne są obecnie znacznie bliżej realizacji”.
Słowa kluczowe
EPICEA, Bombardier, samoloty kompozytowe, kompozytowe samoloty elektryczne
