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Jun 27, 2023

MITのエンジニアが設計したメガワット電気モーターは航空の電動化に役立つ可能性がある

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航空業界の膨大な二酸化炭素排出量は、電化によって大幅に縮小する可能性があります。 しかし、これまでに離陸したのは小型の全電気飛行機だけです。 彼らの電気モーターは数百キロワットの電力を生成します。 民間旅客機など、より大きく重いジェット機を電動化するには、メガワット規模のモーターが必要です。 これらは、電気機械がガスタービン航空エンジンと結合されたハイブリッドまたはターボ電気推進システムによって推進されることになる。

このニーズを満たすために、MIT エンジニアのチームは現在、大型航空機の電動化に向けた重要な足がかりとなる可能性のある 1 メガワットのモーターを開発しています。 チームはモーターの主要コンポーネントを設計およびテストし、詳細な計算を通じて、結合されたコンポーネントが全体として機能して、現在の小型航空エンジンに匹敵する重量とサイズで 1 メガワットの電力を生成できることを示しました。

全電気アプリケーションの場合、チームはモーターをバッテリーや燃料電池などの電源と組み合わせることができると想定しています。 その後、モーターは電気エネルギーを機械的仕事に変換して、飛行機のプロペラに動力を供給することができます。 この電気機械を従来のターボファン ジェット エンジンと組み合わせてハイブリッド推進システムとして動作させ、飛行の特定の段階で電気推進を提供することもできます。

「バッテリー、水素、アンモニア、持続可能な航空燃料など、エネルギー媒体として何を使用するとしても、それらとは関係なく、メガワット級のモーターは航空のグリーン化を可能にする重要な要素となるでしょう」と、T.ウィルソン教授のゾルタン・スパコフスキー氏は述べています。航空学博士であり、MIT のガスタービン研究所 (GTL) の所長であり、プロジェクトを主導しています。

スパコフスキー氏と彼のチームのメンバーは、業界の協力者とともに、6 月に開催される航空カンファレンスでの米国航空宇宙学会 – 電動航空機技術シンポジウム (EATS) の特別セッションで研究成果を発表する予定です。

MIT チームは、GTL および MIT 電磁電子システム研究所の教員、学生、研究スタッフで構成されています。ヘンリー・アンダーセン・ユアンカン・チェン、ザカリー・コルデロ、デビッド・クアドラード、エドワード・グレイツァー、シャーロット・ガンプ、ジェームズ・カートリー・ジュニア、ジェフリー・ラング、David Otten、David Perreault、Mohammad Qasim、および Innova-Logic LLC の Marc Amato です。 このプロジェクトは三菱重工業 (MHI) によって後援されています。

重いもの

人間が引き起こした気候変動による最悪の影響を防ぐために、科学者たちは、世界の二酸化炭素排出量を2050年までに実質ゼロにする必要があると決定した。航空分野でこの目標を達成するには、型破りな航空機の設計における「段階的変化の達成」が必要になる、とスパコフスキー氏は言う。航空機、スマートで柔軟な燃料システム、先端材料、安全で効率的な電動推進。 複数の航空宇宙企業が、電動推進と、旅客機を推進するのに十分な強力かつ軽量なメガワット規模の電気機械の設計に焦点を当てています。

「これを実現する特効薬はありません。悪魔は細部に宿ります」とスパコフスキー氏は言う。 「これは、個々のコンポーネントを共同最適化し、全体のパフォーマンスを最大化しながら相互に互換性を持たせるという点で、ハードなエンジニアリングです。 これを行うには、材料、製造、熱管理、構造と回転力学、パワーエレクトロニクスの限界を押し広げる必要があることを意味します。」

大まかに言えば、電気モーターは電磁力を使用して運動を生成します。 ラップトップのファンに電力を供給するモーターなどの電気モーターは、バッテリーまたは電源からの電気エネルギーを使用して、通常は銅コイルを通じて磁界を生成します。 これに応じて、コイルの近くに設置された磁石が生成された磁場の方向に回転し、ファンやプロペラを駆動します。