Branża lotnicza chce powtórzyć sukces motoryzacyjnych hybryd. Rolls-Royce wspólnie z norweskim instytutem badawczym SINTEF rozwija hybrydowy silnik lotniczy, który może ograniczyć emisję CO₂ nawet o 30% na krótkich trasach. To ambitny krok w stronę dekarbonizacji europejskiego lotnictwa.
Nowa koncepcja zakłada połączenie silnika spalinowego z napędem elektrycznym, które wspólnie napędzają śmigło samolotu. Zasada działania jest zbliżona do tej znanej z samochodów hybrydowych – energia elektryczna wspiera spalanie paliwa, zmniejszając zużycie i emisję CO₂.
Według badaczy technologia może znacząco ograniczyć emisje na trasach krajowych, takich jak połączenia w Norwegii (np. Trondheim–Oslo). Krótkie dystanse są bowiem znacznie łatwiejsze do częściowej elektryfikacji niż długie loty międzykontynentalne.
Powód jest prosty: baterie ważą więcej niż paliwo lotnicze. Im dłuższy lot, tym więcej energii trzeba zabrać na pokład, co zwiększa masę samolotu i komplikuje projekt.
Kluczowe wyzwanie: wysokie napięcia i izolacja
Największym wyzwaniem nie jest sama idea hybrydy, lecz bezpieczeństwo i trwałość komponentów elektrycznych. Inżynierowie z Rolls-Royce Electrical Norway oraz SINTEF pracują nad izolacją stojana (statora) w silniku elektrycznym.
Stojan generuje zmienne pole magnetyczne, które wprawia w ruch wirnik. Aby system działał bezpiecznie przy bardzo wysokich napięciach i częstotliwościach (nawet do 50 kHz), potrzebna jest wyjątkowo wytrzymała, a jednocześnie cienka izolacja cewek.
Problem? Obecnie nie istnieją branżowe normy określające żywotność materiałów izolacyjnych przy tak wysokich parametrach. Standardy obejmują jedynie zakres do 1 kHz – a hybrydowe lotnictwo operuje przy wielokrotnie wyższych wartościach.
To oznacza konieczność budowania wiedzy praktycznie od podstaw. Bez tego nie można zagwarantować bezpieczeństwa przyszłych samolotów.
Konkurencja nie śpi
Nad hybrydowymi napędami pracują także inni giganci branży. W styczniu GE Aerospace ogłosiło przeprowadzenie udanego testu naziemnego komercyjnego silnika turbowentylatorowego zdolnego do pobierania, transferu i ponownego wprowadzania energii elektrycznej podczas pracy.
Wyścig o niskoemisyjne lotnictwo właśnie nabiera tempa.
Co jeszcze trzeba rozwiązać?
Aby hybrydowe samoloty mogły trafić do regularnej eksploatacji, branża musi dopracować:
- lekkie i wydajne śmigła lotnicze
- elektryczne układy napędowe wysokiej mocy
- przekładnie łączące silnik spalinowy z elektrycznym
- zaawansowane systemy zarządzania energią
- ultralekkie materiały konstrukcyjne
Każdy kilogram ma znaczenie – zbyt ciężki samolot po prostu nie oderwie się od ziemi.
Foto: Rolls-Royce.