Современная электроника №5/2022

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 15 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2022 реактивное топливо содержит при- мерно в 30 раз больше энергии, чем может быть накоплено в литий-ион- ной АКБ. Самолёт с турбодвигателями во время полёта расходует топливо, становится легче, что приводит к ещё меньшему расходу топлива на остаток пути. Вес АКБ, пока значительный в общем весе малого летательного аппа- рата, составляет постоянную величи- ну. Для рентабельных полетов можно будет использовать батареи с энерго- ёмкостью 2 кВт ⋅ ч/кг. Пока сей показа- тель не превышает 250 Вт ⋅ ч/кг. Инно- вации реализуются в наши дни с такой условной скоростью, что за прошед- ший год энергоёмкость аккумуляторов увеличилась примерно на 3% при про- чих равных условиях их веса и габари- тов. Перспектива такова, что мощные АКБ, источники энергии для массо- вого развития ЭС, станут коммерче- ски привлекательными при достиже- нии удельной мощности 600 кВт/кг. Удельная мощность – условное коли- чество тока, которое может выдавать аккумулятор на единицу веса. Пока- затели современных (по состоянию на 2022 год) АКБ находятся в преде- лах 10 кВт/кг. Дополнительное зна- чение имеет зависимость сохране- ния энергоёмкости современных АКБ от разных температурных режимов. То есть эксплуатация АКБ при значи- тельных отрицательных температу- рах – на большой высоте полета и в соответствующих климатических поя- сах – требует дополнительных иссле- дований для безопасности полётов. Разумеется, всё сказанное надо вос- принимать условно, но даже эти све- дения показательны и информативны. Будущее небесного такси Москвы Из пресс-релизов известно, что ком- пания Hover планирует запускать пас- сажирские беспилотные (управление в автоматическом режиме с земли) дро- ны-такси в небо Москвы уже в 2024– 2025 годах с расчётной доставкой с Красной площади до «Москва-Сити» за 20 мин (рис. 7). Это время пока счи- тается максимальным и связано с тех- ническими параметрами АКБ. За 1 км предполагается взимать с пассажира 200 рублей. Однако поглядим, не приба- вится ли к этой цифре дополнительный «0» ко времени запуска проекта. Расчёт- ная высота полёта беспилотного аэро- такси – 100–150 м, а регулируемая ско- рость – до 200 км/ч. Особенности электропитания и «заправки» «Правильная», в соответствии с реко- мендациями производителя, зарядка электрическим током для дрона-аэро- такси и электросамолёта – залог дли- тельнойбезупречнойработыего аккуму- ляторных батарей и силовой установки. Определяющий качественный пара- метр аккумуляторной батареи – энергоёмкость. Чем выше значение энергоёмкости АКБ, тем на большее расстояние полёта может рассчиты- вать производитель электросамолёта до следующей подзарядки. Ввиду того, что электросамолёт по своему определению должен обеспечить уверенный уровень безопасности в воздухе относительно, скажем, электромобиля, передвигающе- гося по земле, которому «падать неку- да», к системе электропитания первого предъявляются повышенные требова- ния, включая и аварийные батареи на борту. От чего зависит дальность полёта Для электросамолёта, как и для элек- тромобиля, топливо – это электриче- ский ток. Источником электрического тока является мощная аккумулятор- ная батарея, установленная на транс- портном средстве. Кроме того, систе- ма электропитания ЭС построена так, что при работе силовых электродви- гателей аккумуляторы заряжаются по той же принципиально аналогичной схеме, как заряжаются АКБ автомоби- ля от работы его электрогенератора при заведённом двигателе внутренне- го сгорания (ДВС). Ток зарядки АКБ, как в случае с автомобилем и электромоби- лем, так и в ЭС, относительно невелик, что определяется техническими пара- метрами электрогенераторов (мощ- ность определённо зависит от габа- ритов и веса, что в случае с ЭС важно), иначе можно было бы вовсе не расходо- вать электроэнергию АКБ, а «летать» на энергии, вырабатываемой электрогене- ратором, вращение которого связано с силовым электродвигателем – некий упрощённый для понимания аналог замкнутого цикла электропитания или «вечного двигателя». Итак, АКБ электро- самолёта заряжаются в полёте от гене- раторов, однако пока можно говорить только о подзарядке, условной ком- пенсации расхода энергии АКБ, а не о полной зарядке. Поэтому до появления новых разработок, которые, несомнен- но, будут появляться, дальность полёта ЭС ограничена энергоёмкостью акку- муляторных батарей. Со временем эксплуатации любая АКБ теряет свою ёмкость; вопрос, в частности, какова динамика потерь во времени и насколько сильно умень- шается ёмкость. Дальность пролёта до следующей подзарядки – это доволь- но условный параметр. Зависит он и от качества: фактической энергоёмкости (новизны) АКБ; стиля полёта (субъек- тивно зависит от пилота), условий полёта (форсированный режим при взлёте и маневрах, спокойный полёт на одной высоте, спуски, посадки), погоды (встречный и боковой ветер); параметров конкретного ЭС и его сило- вой установки, таких как её мощность, масса аппарата, средняя скорость пере- движения в конкретном полёте и неко- торые другие параметры. Даже темпера- тура окружающей среды, при которой преимущественно эксплуатируется (и хранится) ЭС, влияет на эксплуа- тационные характеристики его АКБ. Исходя из этого, сравнивать «пробег» или качество АКБ, а также периодич- ность зарядки можно только условно. При рекомендованной производите- лем «зарядной политике» шансы того, что АКБ конкретного ЭС максимально (условно) долго сохранит свою энер- гоёмкость, выше, следовательно, заме- на АКБ будет отложена на максималь- но долгосрочную перспективу. Электросамолёт заряжается по анало- гии с электромобилем. Теоретически, с помощью «понижающего», выпрямля- ющего и стабилизирующего адаптера тока, любую АКБ можно зарядить от обычной розетки осветительной сети с напряжением 230–240 В переменно- го тока. Однако для промышленного оборудования применяют специаль- ные зарядные станции соответствую- щей мощности. Любая современная и «фирменная» зарядная станция для ЭС представляет собой интеллектуальное и многофункциональное электрон- ное устройство с защитой по напря- жению и току, с режимом автоматиче- ского отключения функции «заряда» при наборе АКБ полной ёмкости (при полной зарядке). По тому же принципу заряжаются современные электронные устройства, имеющие аккумуляторы, к примеру, смартфоны; «перезарядить» их невозможно, даже если кабель питания остаётся подключённым к зарядному устройству. Действуют те же правила: заряжать желательно до набора полной ёмкости, не прерывая процесс зарядки.