1. Características técnicas deMotor eVTOL
In electricidad distribuidaEn la propulsión, los motores impulsan múltiples hélices o ventiladores en las alas o el fuselaje para formar un sistema de propulsión que proporciona empuje a la aeronave. La densidad de potencia del motor afecta directamente la capacidad de carga útil de la aeronave. La capacidad de salida de potencia, la fiabilidad y la adaptabilidad ambiental del motor son factores importantes para determinar las características dinámicas y la seguridad de la aeronave de propulsión eléctrica. La selección de motores para vehículos eléctricos, drones y eVTOL es diferente debido a los distintos costes, escenarios de aplicación y otras razones [1].
(Fuente de la foto: Red/Sitio web oficial de Safran)
1) Vehículos eléctricos: imán más permanentemotores síncronos,Los motores de imanes permanentes, con mayor eficiencia y par motor, ofrecen una mejor experiencia de conducción. Asimismo, su alta densidad de potencia permite que los vehículos eléctricos alcancen mayor potencia con el mismo volumen.
(2) UAV: sin escobillas de uso comúnMotor de corriente continua.El motor de CC sin escobillas es ligero y silencioso, y su mantenimiento es económico, lo que lo hace ideal para los requisitos de vuelo de los UAV. Además, su alta velocidad lo hace adecuado para las necesidades de vuelo a alta velocidad de los drones. Por ejemplo, DJI utiliza motores sin escobillas.
(3) eVTOL: Con mayores requisitos de eficiencia del motor y densidad de par, el motor síncrono de imanes permanentes es una solución muy prometedora para el sistema de propulsión eléctrica, ya que el motor de imanes permanentes de flujo axial tiene una alta tasa de utilización del espacio radial, y la densidad de potencia y la densidad de par tienen ventajas en el caso de una pequeña relación longitud-diámetro. Las aeronaves VTOL eléctricas actuales, como Joby S4 y Archer Midnight, adoptan motores síncronos de imanes permanentes [1].
La siguiente figura muestra la imagen de la nube de la intensidad de inducción magnética del rotor fijo de un motor de flujo axial de un solo estator y un solo rotor.
La siguiente figura muestra una comparación de los parámetros de los motores de aeronaves eléctricas y vehículos eléctricos.
2. Tendencia en el desarrollo de motores para eVTOL
En la actualidad, la principal tendencia de desarrollo del sistema de energía eVTOL es reducir el peso de la estructura del motor y el peso auxiliar del sistema de refrigeración mediante la mejora de la tecnología de diseño electromagnético, la tecnología de gestión térmica y la tecnología de aligeramiento, y mejorar constantemente la densidad de potencia del motor y la capacidad de salida de potencia en un amplio rango de condiciones variables. Según el documento "Investigación y desarrollo de coches voladores y tecnologías clave", el motor de propulsión aeronáutica ha logrado que la densidad de potencia nominal del cuerpo del motor supere los 5 kW/kg mediante el uso de materiales aislantes con límites de temperatura más altos, materiales de imanes permanentes con mayor densidad de energía magnética y materiales estructurales más ligeros. Mediante la mejora del diseño de la estructura electromagnética del motor, como el uso de la matriz magnética de Halbach, la estructura sin núcleo de hierro, el bobinado de alambre Litz y otras tecnologías, así como la mejora del diseño de disipación de calor del motor, se espera que la densidad de potencia nominal del cuerpo del motor pueda alcanzar los 10 kW/kg en 2030, y que la densidad de potencia nominal supere los 13 kW/kg en 2035 [1].
3. Comparación de rutas puramente eléctricas e híbridas.
En comparación con la ruta puramente eléctrica y la ruta híbrida, de la selección actual de fabricantes relevantes, el proyecto nacional de eVTOL se basa principalmente en el esquema puramente eléctrico, limitado por la densidad energética de las baterías de iones de litio, y el eVTOL de baja capacidad de pasajeros es el escenario de aterrizaje óptimo para la tecnología de propulsión puramente eléctrica. En el extranjero, algunos fabricantes han establecido el plan híbrido con anticipación y han tomado la delantera en múltiples rondas de pruebas e iteraciones. Como puede verse en la siguiente tabla, el esquema híbrido es claramente más fuerte en el Ángulo de Autonomía y puede lograr más aplicaciones en escenarios de tráfico de media-larga distancia y baja altitud en el futuro [1].
Fecha de publicación: 27 de febrero de 2025