Motor elétrico Megawatt projetado por engenheiros do MIT pode ajudar a eletrificar a aviação

Jun 14, 2023

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A enorme pegada de carbono da aviação pode diminuir significativamente com a eletrificação. Até o momento, no entanto, apenas pequenos aviões totalmente elétricos decolaram. Seus motores elétricos geram centenas de quilowatts de energia. Para eletrificar jatos maiores e mais pesados, como aviões comerciais, são necessários motores em escala de megawatts. Estes seriam movidos por sistemas de propulsão híbridos ou turbo-elétricos, onde uma máquina elétrica é acoplada a um motor aeronáutico de turbina a gás.

Para atender a essa necessidade, uma equipe de engenheiros do MIT está criando um motor de 1 megawatt que pode ser um trampolim fundamental para a eletrificação de aeronaves maiores. A equipe projetou e testou os principais componentes do motor e mostrou, por meio de cálculos detalhados, que os componentes acoplados podem funcionar como um todo para gerar um megawatt de potência, com peso e tamanho competitivos com os pequenos motores aeronáuticos atuais.

Para aplicações totalmente elétricas, a equipe prevê que o motor possa ser emparelhado com uma fonte de eletricidade, como uma bateria ou uma célula de combustível. O motor poderia então transformar a energia elétrica em trabalho mecânico para alimentar as hélices de um avião. A máquina elétrica também pode ser combinada com um motor a jato turbofan tradicional para funcionar como um sistema de propulsão híbrido, fornecendo propulsão elétrica durante certas fases do voo.

"Não importa o que usamos como transportador de energia - baterias, hidrogênio, amônia ou combustível de aviação sustentável - independentemente de tudo isso, os motores da classe megawatt serão um facilitador essencial para a aviação ecológica", diz Zoltan Spakovszky, professor da T. Wilson em Aeronáutica e Diretor do Gas Turbine Laboratory (GTL) do MIT, que lidera o projeto.

Spakovszky e membros de sua equipe, juntamente com colaboradores da indústria, apresentarão seus trabalhos em uma sessão especial do American Institute of Aeronautics and Astronautics – Electric Aircraft Technologies Symposium (EATS) na conferência Aviation em junho.

A equipe do MIT é composta por professores, alunos e equipe de pesquisa do GTL e do Laboratório de Sistemas Eletromagnéticos e Eletrônicos do MIT: Henry Andersen Yuankang Chen, Zachary Cordero, David Cuadrado, Edward Greitzer, Charlotte Gump, James Kirtley, Jr., Jeffrey Lang , David Otten, David Perreault e Mohammad Qasim, junto com Marc Amato da Innova-Logic LLC. O projeto é patrocinado pela Mitsubishi Heavy Industries (MHI).

Coisa pesada

Para evitar os piores impactos das mudanças climáticas induzidas pelo homem, os cientistas determinaram que as emissões globais de dióxido de carbono devem atingir zero líquido até 2050. Atingir essa meta para a aviação, diz Spakovszky, exigirá "conquistas de mudança radical" no design de aeronaves não convencionais aeronaves, sistemas de combustível inteligentes e flexíveis, materiais avançados e propulsão eletrificada segura e eficiente. Várias empresas aeroespaciais estão focadas na propulsão eletrificada e no projeto de máquinas elétricas em escala de megawatts que são poderosas e leves o suficiente para impulsionar aeronaves de passageiros.

"Não existe bala de prata para fazer isso acontecer, e o diabo está nos detalhes", diz Spakovszky. "Isso é engenharia pesada, em termos de co-otimização de componentes individuais e torná-los compatíveis uns com os outros, maximizando o desempenho geral. eletrônicos"

De um modo geral, um motor elétrico usa força eletromagnética para gerar movimento. Os motores elétricos, como os que alimentam o ventilador do seu laptop, usam energia elétrica – de uma bateria ou fonte de alimentação – para gerar um campo magnético, geralmente por meio de bobinas de cobre. Em resposta, um ímã, colocado próximo às bobinas, gira na direção do campo gerado e pode acionar um ventilador ou hélice.