Transformarea zborului electric în realitate

Aviația reprezintă aproximativ 2,5% din emisiile globale de CO ² , iar inginerii de aeronave din întreaga lume lucrează pentru a transforma zborul într-o întreprindere mai curată și mai ecologică. Zborul electric, totuși, necesită inovare continuă în două domenii semnificative: baterii mai ușoare, mai dense de putere și frecare mecanică redusă.

Există progrese pe partea bateriei sub formă de baterii cu litiu și grafen cu stare solidă. În ceea ce privește reducerea frecării, munca recentă a Timken privind sistemele de propulsie a vehiculelor electrice terestre (EV) și moștenirea puternică a produselor aerospațiale îl fac partenerul ideal pentru avansarea zborului electric.

„Suntem la începutul acestei revoluții, iar Timken este un partener preferat pentru mulți producători de avioane de top”, spune Ryan Evans, director de cercetare și dezvoltare la Timken. „Tehnologiile noastre de produse aerospațiale, inclusiv tratamente termice speciale, alegerea materialelor și cunoștințele tribologice ne oferă un avans în problemele de reducere a frecării inerente zborului electric.”

Dr. Ryan Evans
Director, Cercetare și Dezvoltare

Dr. Ryan Evans este director de cercetare și dezvoltare pentru The Timken Company. Președintele Societății Tribologilor și Inginerilor de Lubrificare (STLE) (2022-23) și membru ASM, Evans a adus contribuții semnificative în domeniile acoperirilor cu peliculă subțire, lubrifierii, caracterizarii materialelor avansate și tribologiei în cadrul departamentului de cercetare și dezvoltare Timken. Este autor a peste 40 de publicații tehnice și deține 14 brevete.

„Produsele Timken rezistente la uzură, gestionate termic, de mare viteză, cu densitate de putere și cu sarcină mare se potrivesc perfect cu ceea ce caută designerii de aeronave.”

Mike Gromosiak
Manager de produs Aerospace

Mike Gromosiak este manager de produs aerospațial pentru The Timken Company. Fost inginer șef al autostrăzilor mobile, Gromosiak are o experiență vastă în industria auto, inclusiv în tranziția din ce în ce mai mare a lumii către vehicule electrice. Astăzi, el aplică această experiență pe o altă piață Timken veche de un secol – industria aerospațială.

„Tribologia perechilor de materiale este un alt domeniu în care oferim o expertiză semnificativă. În laboratorul nostru de reologie, am cartografiat lubrifianții pentru segmentul de piață EV și, de asemenea, pentru motoarele cu reacție.”

Zbor electric până acum

Avioanele alimentate cu energie solară au făcut titluri ocazionale din anii 1980, dar au fost în mare parte avioane experimentale sau de antrenament cu unul sau două locuri.

Elicopterele au evoluat mai repede. Astăzi, marile companii din întreaga lume lucrează la aeronave electrice cu patru locuri cu decolare și aterizare verticală (eVTOL) pentru mobilitatea aeriană urbană. Cel mai mare obstacol pare să fie dezvoltarea infrastructurii de trafic aerian și a reglementărilor pentru a face acele taxiuri aeriene în stil Jetson sigure pentru căile aeriene publice.

În 2022, startup-ul aerospațial Eviation a introdus zborul electric pe piața regională cu Alice, avionul său de navetă cu nouă locuri. După o călătorie inaugurală de succes, compania a primit sute de comenzi în întreaga lume, certificarea și livrările fiind așteptate în 2027.

tehnologiile abilitante Timken

Reducerea frecării a fost mult timp motorul principal al afacerii Timken, așa că Evans și colegii săi văd zborul electric ca unul dintr-o serie de progrese majore la care a participat compania încă de la înființare.

Timp de aproape 40 de ani, inginerii Timken au lucrat pentru a crește densitatea puterii rulmenților , mai întâi pentru vehiculele convenționale și hibride, iar acum pentru vehiculele electrice. Această tehnologie joacă un rol important și în domeniul aerospațial. „Produsele Timken rezistente la uzură, gestionate termic, de mare viteză, cu densitate de putere și cu sarcină mare se potrivesc perfect cu ceea ce caută designerii de aeronave”, spune Evans.

Noile designuri de rulmenți divizați și de rulmenți hibridi ceramici pentru industria aerospațială sunt factori de tehnologie suplimentari, potriviti în mod unic pentru spațiile înguste și standardele de reducere a greutății necesare aeronavelor electrice. „Trecerea la role ceramice vă oferă o reducere de 16-17% a masei și se potrivește în același spațiu ca un rulment din oțel”, spune Mike Gromosiak, manager de produs aerospațial la Timken.

„Tribologia perechilor de materiale este un alt domeniu în care oferim o expertiză semnificativă”, spune Gromosiak. „ Laboratorul nostru de reologie de clasă mondială a cartografiat deja lubrifianții pentru segmentul de piață EV – și, de asemenea, pentru motoarele cu reacție.”

Evans și Gromosiak indică, de asemenea, soluțiile de testare și validare a produselor Timken. „Viteza contează atunci când dezvoltați noi tehnologii, iar platformele noastre de testare de mare viteză pot accelera procesul pentru clienți rulând la viteze realiste ale aplicațiilor”, spune Evans. Timken are, de asemenea, în lucru un model hibrid de calcul al duratei de viață a rulmentului.

Viitorul zborului electric

Evans așteaptă cu nerăbdare să vadă aeronavele electrice revoluționând zborul comercial și reducând amprenta de carbon în următoarele câteva decenii. „Va fi o evoluție la scară”, spune el, „de la drone la taxiuri aeriene la avioane de navetiști și poate chiar și avioane mari de pasageri într-o zi”.

„Văd o cerere pentru produse de înaltă inginerie și piese mecanice care să funcționeze”, spune el. „Pe măsură ce eliminăm frecarea și reducem componentele, necesarul de baterie scade și aceasta este o direcție excelentă pentru toată lumea.”

Citiți despre istoria Timken de inovație aerospațială.

Published: 2023/02/2