Tiềm năng của eCTOL (2)
EF GLOBAL VTOL

EF Global VTOL

19 May 2023

EF GLOBAL VTOL

Bye Aerospace

Một tên tuổi lớn khác trong ngành và là công ty hàng đầu sớm là Bye Aerospace có trụ sở tại Denver, Colorado. Bye gần đây đã công bố 624 “cam kết với khách hàng” đối với máy bay huấn luyện chạy điện eFlyer 2: 170 khoản đặt cọc đã thanh toán, 318 biên bản ghi nhớ (MOU) và 136 tùy chọn MOU. Các đơn đặt hàng eFlyer mới bao gồm cam kết mua 60 máy bay hai chỗ ngồi eFlyer 2 từ Tập đoàn OSM của Na Uy và 100 chiếc eFlyer 4 theo kế hoạch của công ty từ taxi hàng không BlackBird.

eFlyer 2 — ban đầu được gọi là Sun Flyer 2 — đã thực hiện chuyến bay đầu tiên vào tháng 4 năm 2018. Vào tháng 7 năm 2019, Bye bay với động cơ Rolls-Royce (trước đây là Siemens) SP70D mạnh hơn 20%. Nó đạt tốc độ lên tới 90 kt (111 km/h), chỉ tiêu thụ 35 kW đối với tải trọng hành khách 450 lb (205 kg) và thời gian hoạt động kéo dài ba giờ. Người sáng lập và Giám đốc điều hành của công ty, George Bye nhận xét: “Những thử nghiệm quan trọng này đang xác nhận tính kinh tế, hiệu quả và hiệu suất hoạt động đáng kinh ngạc của eFlyer trong khi không tạo ra CO₂.”

A Bye Aerospace eFlyer 2 vào tháng 7 với động cơ SP70D mạnh mẽ hơn của Siemens (nay là Rolls-Royce) và cánh quạt ba cánh. Tạm biệt có các cam kết cho 624 máy bay điện. (Tạm biệt ảnh Hàng không vũ trụ)

Bye Aerospace and Ballistic Recovery Systems (BRS) đang phát triển một hệ thống nhảy dù đạn đạo với các tính năng an toàn bổ sung.  Công ty đang tập trung vào các công nghệ cảm biến trước khi va chạm, hệ thống thu hồi đạn đạo bằng dù, thiết bị hạ cánh – khái niệm cấu trúc khung máy bay chịu va chạm, ghế hấp thụ năng lượng cao và các thiết bị hạn chế tiên tiến.

Bye Aerospace cũng đã hợp tác với Oxis Energy có trụ sở tại Vương quốc Anh để phát triển một tế bào pin lithium-lưu huỳnh bằng chứng về khái niệm cho eFlyer 4. Dự án kéo dài 5 năm nhằm mục đích tăng mật độ năng lượng của tế bào Li-S lên 400 Wh/kg. 

NASA X-57

Mặc dù không phải là một công ty khởi nghiệp, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Hoa Kỳ (NASA) đã tiến hành nghiên cứu máy bay điện của riêng mình trong vài năm.  Dự án X-57 Maxwell của NASA là một chuyển đổi máy bay điện từ thân máy bay Tecnam P2006T của Ý đang được sử dụng để xác nhận và chứng minh các lợi ích của động cơ đẩy điện phân tán và cung cấp các tiêu chuẩn chứng nhận động cơ đẩy điện cho tương lai của ngành hàng không điện.  Đây sẽ là chiếc X-Plane có người lái đầu tiên của cơ quan sau hơn hai thập kỷ.

Hình ảnh của NASA X-57 Maxwell về cấu hình cuối cùng của Sửa đổi IV, cho thấy các cánh quạt trên 12 động cơ nâng cao được gập lại để di chuyển.  (Đồ họa của NASA)
 

Dự án bắt đầu vào năm 2014 với tên gọi LEAPTech khi các nhà nghiên cứu từ Trung tâm nghiên cứu Langley của NASA và Trung tâm nghiên cứu chuyến bay Armstrong tài trợ cho San Luis Obispo, Empirical Systems Aerospace, Inc. (ESAero) và Joby Aviation có trụ sở tại Santa Cruz, California.  ESAero là nhà thầu chính chịu trách nhiệm tích hợp hệ thống, thiết bị đo đạc, đánh giá chất lượng và thử nghiệm, trong khi Joby cung cấp các động cơ điện hành trình làm mát bằng không khí và bộ điều khiển động cơ hành trình độc đáo.  Electric Power Systems (EPS) của Logan, Utah, sau đó đã được ESAero và NASA chọn để cung cấp hệ thống pin. 

X-57 “Maxwell” đang trải qua ba giai đoạn sửa đổi.  Phiên bản cuối cùng sẽ trang bị 14 động cơ điện và cánh quạt — 12 động cơ nâng cao dọc theo mép trước của cánh do ESAero và đối tác Zone 5 Technologies thiết kế, cùng hai động cơ hành trình Joby lớn ở đầu cánh.

Được thiết kế để cho thấy mức giảm sử dụng năng lượng gấp năm lần ở hành trình tốc độ cao so với động cơ đẩy truyền thống — cũng như lượng khí thải carbon trong chuyến bay bằng không và các chuyến bay yên tĩnh hơn — X-57 cũng sẽ cung cấp cho ngành dữ liệu về các tiêu chí và tiêu chuẩn chứng nhận.  Maxwell hiện đang trong Giai đoạn Thử nghiệm Tích hợp Sửa đổi II, giai đoạn này đã thay thế hai động cơ đốt trong bằng động cơ điện Joby lớn.  Vào tháng 6, Sean Clarke, điều tra viên chính của NASA về X-57 cho biết, “Đây là lần đầu tiên chúng tôi lắp động cơ điện với cánh quạt và cho chúng quay.”

Sau đó, Sửa đổi III sẽ thay thế cánh bằng một loại có tỷ lệ khung hình cao hơn nhiều và diện tích cánh thấp hơn để bay hành trình hiệu quả hơn và di chuyển hai động cơ điện lớn hơn đến đầu cánh để hành trình.  Cánh tổng hợp carbon, được sản xuất bởi Xperimental, LLC cũng ở San Luis Obispo, đã được chuyển giao cho NASA và hiện đang trải qua Thử nghiệm Tải trọng.  Phiên bản cuối cùng, Sửa đổi IV, sẽ lắp đặt 12 động cơ điện nhỏ hơn, nâng cao dưới cánh.  Trong chuyến bay, các cánh quạt có độ nâng cao, do ESAero thiết kế được lên kế hoạch dừng lại và gập lại để giảm lực cản và mức tiêu thụ điện năng. 

eCTOL, eVTOL và Động cơ lai

Phần lớn công nghệ cho eCTOL có thể áp dụng cho eVTOL và ngược lại.  Ví dụ, ở cấp độ động cơ đẩy, công nghệ pin, động cơ điện và hệ thống động cơ lai thường có thể thay thế cho nhau.

Ví dụ, công ty động cơ điện magniX là nhà cung cấp chính cho nhiều nhà phát triển máy bay eCTOL và eVTOL, với magni250 sản xuất 280 kW điện liên tục và magni500 cung cấp 560 kW.  magniX có động cơ trên Alice của Eviation và đang hợp tác với một số công ty để trang bị thêm động cơ điện trên Cessna Caravans và thủy phi cơ de Havilland (xem “Oshkosh e-AirVenture”).

Trong khi đó, VerdeGo Aero đang phát triển hệ thống động cơ đẩy điện phân tán tích hợp (IDEP) với tư cách là nhà cung cấp Cấp 1.  IDEP đang phát triển một hệ thống động cơ lai có thể được sử dụng cho các ứng dụng eVTOL hoặc eCTOL, “được cân bằng để tối ưu hóa việc thực hiện nhiều chức năng cho máy bay.”

Eric Bartsch, Giám đốc điều hành VerdeGo Aero, cho biết thách thức khi chuyển đổi máy bay sang hybrid là nguy cơ khiến nó trở nên tồi tệ hơn trước.  Xe hybrid không tự động “xanh” nhưng chúng có thể phục hồi năng lượng bị lãng phí, khiến nó trở thành một hệ thống hiệu quả.  Ông nói, nếu máy bay lai chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng bằng cách sử dụng máy phát điện và pin nặng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện, thì nó không hiệu quả lắm.  Mặt khác, một chiếc máy bay eCTOL được thiết kế xung quanh hệ thống điện lai và/hoặc với động cơ đẩy điện phân tán ngay từ đầu có khả năng đạt được hiệu quả cao hơn và khả năng dự phòng không thể thực hiện được với động cơ đẩy tuabin khí thông thường. 

Tiến độ eCTOL

Không phải là toàn diện, bản tóm tắt này cung cấp thông tin chi tiết về tiến trình phát triển máy bay eCTOL cho đến tháng 7, với thông báo mới về những người biểu tình của Embraer, ZeroAvia và Trung tâm Hàng không vũ trụ Đức (DLR) đến vào thời điểm báo chí.

Mặc dù chuyến bay thẳng đứng là bắt buộc đối với chuyến bay trong các thành phố để cung cấp dịch vụ UAM, nhưng việc cất cánh và hạ cánh theo chiều ngang giúp mở rộng đáng kể phạm vi ngắn mà máy bay eVTOL bị giới hạn ngày nay trong trường hợp không yêu cầu VTOL.

Các công ty khởi nghiệp, nhà sản xuất thiết bị gốc hàng không (OEM) lâu đời và các nhà cung cấp hàng không vũ trụ mới cũng đang rất tích cực về phía eCTOL của ngành hàng không điện. Số phận của eVTOL và eCTOL gắn liền với nhau và sự phát triển của mỗi bên sẽ mang lại lợi ích cho bên kia.

Máy bay eCTOL sản xuất đầu tiên trên thế giới: Pipistrel's Taurus Electro & Alpha Electro. (Ảnh © Andrzej Rutkowski qua Pipistrel. Được sử dụng với sự cho phép. Để biết thêm ảnh, xem: www.photo-plane.com)