Przekształcenie lotu elektrycznego w rzeczywistość

Lotnictwo odpowiada za około ^2,5 % globalnej emisji CO2, a inżynierowie lotniczy na całym świecie pracują nad tym, aby latanie stało się czystszym i bardziej ekologicznym przedsiębiorstwem. Lot elektryczny wymaga jednak ciągłych innowacji w dwóch istotnych obszarach: lżejszych, bardziej wydajnych akumulatorów oraz zmniejszonego tarcia mechanicznego.

Poczyniono postępy w dziedzinie akumulatorów w postaci półprzewodnikowych akumulatorów litowych i grafenowych. Jeśli chodzi o redukcję tarcia, niedawne prace firmy Timken nad układami napędowymi pojazdów elektrycznych na lądzie oraz bogate dziedzictwo produktów dla przemysłu lotniczego sprawiają, że jest to idealny partner w rozwoju lotów elektrycznych.

„Jesteśmy na samym początku tej rewolucji, a firma Timken jest preferowanym partnerem wielu wiodących producentów samolotów” — mówi Ryan Evans, dyrektor ds. badań i rozwoju w firmie Timken. „Nasze technologie produktów dla przemysłu lotniczego, w tym specjalna obróbka cieplna, dobór materiałów i tribologiczne know-how, dają nam przewagę nad problemami związanymi z redukcją tarcia związanymi z lotami elektrycznymi”.

dr Ryana Evansa
Dyrektor ds. Badań i Rozwoju

Dr Ryan Evans jest dyrektorem ds. badań i rozwoju w firmie Timken. Evans, prezes Stowarzyszenia Tribologów i Inżynierów Smarowania (STLE) (2022-23) i członek ASM, wniósł znaczący wkład w dziedzinie powłok cienkowarstwowych, smarowania, zaawansowanej charakteryzacji materiałów i tribologii w dziale badawczo-rozwojowym firmy Timken. Jest autorem ponad 40 publikacji technicznych i posiada 14 patentów.

„Odporne na zużycie, zarządzane termicznie, szybkie, wydajne i wysokoobciążalne produkty firmy Timken doskonale odpowiadają potrzebom projektantów samolotów”.

Michał Gromosiak
Menedżer Produktu Aerospace

Mike Gromosiak jest menedżerem produktów lotniczych w firmie Timken. Były główny inżynier pojazdów mobilnych na autostradach, Gromosiak ma bogate doświadczenie w branży motoryzacyjnej, w tym w rozwijającym się na świecie przejściu na pojazdy elektryczne. Dziś wykorzystuje tę wiedzę na innym stuletnim rynku firmy Timken — przemyśle lotniczym.

„Trybologia par materiałów to kolejny obszar, w którym oferujemy znaczącą wiedzę specjalistyczną. W naszym laboratorium reologicznym zmapowaliśmy środki smarne dla segmentu rynku pojazdów elektrycznych, a także dla silników odrzutowych”.

Jak dotąd lot elektryczny

Samoloty napędzane energią słoneczną pojawiały się sporadycznie na pierwszych stronach gazet od lat 80., ale były to głównie jedno- lub dwumiejscowe samoloty eksperymentalne lub szkoleniowe.

Helikoptery ewoluowały szybciej. Obecnie największe firmy na całym świecie pracują nad czteromiejscowymi elektrycznymi pojazdami do pionowego startu i lądowania (eVTOL) dla miejskiej mobilności powietrznej. Największą przeszkodą wydaje się być rozwój infrastruktury ruchu lotniczego i przepisów, aby te taksówki powietrzne w stylu Jetsonów były bezpieczne dla publicznych dróg lotniczych.

W 2022 roku start-up lotniczy Eviation wprowadził loty elektryczne na rynek regionalny wraz z Alice, dziewięciomiejscowym samolotem dojeżdżającym do pracy. Po udanym dziewiczym rejsie firma otrzymała setki zamówień na całym świecie, a certyfikacja i dostawy spodziewane są w 2027 roku.

Technologie wspomagające Timken

Redukcja tarcia od dawna jest głównym motorem działalności firmy Timken, dlatego Evans i jego współpracownicy postrzegają loty elektryczne jako jeden z szeregu znaczących postępów, w których firma uczestniczyła od momentu jej powstania.

Przez prawie 40 lat inżynierowie firmy Timken pracowali nad zwiększeniem gęstości mocy łożysk , najpierw w pojazdach konwencjonalnych i hybrydowych, a teraz w pojazdach elektrycznych. Technologia ta odgrywa również dużą rolę w przemyśle lotniczym. „Odporne na zużycie, zarządzane termicznie, szybkie, wydajne, wysokoobciążalne produkty firmy Timken idealnie pasują do tego, czego poszukują projektanci samolotów” — mówi Evans.

Nowe konstrukcje łożysk dzielonych i ceramicznych łożysk hybrydowych dla przemysłu lotniczego to dodatkowe możliwości technologiczne, wyjątkowo dopasowane do ciasnych przestrzeni i standardów redukcji masy wymaganych dla samolotów elektrycznych. „Przejście na rolki ceramiczne pozwala zmniejszyć masę o 16–17% i mieści się w tej samej przestrzeni, co łożysko stalowe” — mówi Mike Gromosiak, kierownik produktu lotniczego w firmie Timken.

„Trybologia par materiałów to kolejny obszar, w którym oferujemy znaczącą wiedzę specjalistyczną”, mówi Gromosiak. „Nasze światowej klasy laboratorium reologiczne zmapowało już środki smarne dla segmentu rynku pojazdów elektrycznych — a także dla silników odrzutowych”.

Evans i Gromosiak wskazują również na rozwiązania firmy Timken w zakresie walidacji i testowania produktów. „Szybkość ma znaczenie, gdy opracowujesz nowe technologie, a nasze szybkie stanowiska testowe mogą przyspieszyć ten proces dla klientów, działając z realistyczną szybkością aplikacji” — mówi Evans. Firma Timken pracuje również nad hybrydowym modelem do obliczania trwałości łożysk.

Przyszłość lotu elektrycznego

Evans nie może się doczekać, aż elektryczne samoloty zrewolucjonizują lot komercyjny i zmniejszą emisję dwutlenku węgla w ciągu najbliższych kilku dekad. „Nastąpi ewolucja na skalę”, mówi, „od dronów, przez taksówki powietrzne, samoloty dojeżdżające do pracy, a być może pewnego dnia nawet duże samoloty pasażerskie”.

„Widzę zapotrzebowanie na zaawansowane technologicznie produkty i części mechaniczne, aby to działało” — mówi. „W miarę jak zmniejszamy tarcie i zmniejszamy komponenty, zmniejsza się zapotrzebowanie na baterie, a to świetny kierunek dla wszystkich”.

Przeczytaj o historii innowacji firmy Timken w przemyśle lotniczym.

Published: 2023/02/2