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

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 3

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

4

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

5

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

Rok pierwszego lotu 6

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

System elektroenergetyczny Samolot Elektryczny All Electrical Aircraft

Moc elektryczna [kW lub kVA]

15000

Samolot Bardziej Elektryczny More Electrical Aircraft 1000

System AC & DC 500

System DC

Wielkość samolotu

od 90kVA do 1.5MVA 7

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

System elektroenergetyczny Baterie Dystrybucja: 28VDC

AC/DC Konwersja Dystrybucja AC 15VAC/400Hz

Główne źródła energii AC 8

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Samolot bardziej elektryczny Airbus A380

Boeing 787

Airbus A350 XWB

9

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 

  10

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

11

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

12

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Samolot bardziej elektryczny

http://gm-volt.com/2012/03/30/the-all-electric-boeing-787/

13

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Samolot bardziej elektryczny

http://gm-volt.com/2012/03/30/the-all-electric-boeing-787/

14

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Samolot bardziej elektryczny (B787)

15

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 16

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Maszyny elektryczne na pokładzie samolotu Generacja energii elektrycznej

17

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) 18

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Generator energii elektrycznej

19

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

MEA – główny generator

20/

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

MEA – główny generator

21/

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

MEA – główny generator

22/

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 23

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

24

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Generator główny

Napięcie przemienne AC

Generator z magnesami trwałymi 25

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 26

IDG

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

MEA – główny generator

27

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

MEA – główny generator

28/

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

MEA – główny generator

29/

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

MEA – główny generator

30/

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

31

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

32

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Generator pomocniczy APU

33

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

34

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13

Generator awaryjny RAT ram air turbine

Airbus A320

35

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

36

dr inż. Michał Michna

Gdańsk 2012/13