Један од главних циљева свемирских агенција и комерцијалног ваздухопловства ових дана је смањење повезаних трошкова свемирског истраживања. Али, не само да се трошкови слања корисних терета у свемир (и загађење које он изазива) тичу агенција попут НАСА.
Такође постоје трошкови (економски и еколошки) повезани са ваздухопловством. Млазно гориво такође није јефтино, а комерцијални авионски летови чине 4 до 9% антропогених стакленичких гасова (и у порасту). Из тог разлога, НАСА се удружила с комерцијалном индустријом у развоју електричних летјелица, за које се надају да ће до 2035. године пружити алтернативу економичности горива и трошкова до комерцијалних млазница.
Ово представља значајан изазов јер су многе компоненте потребне за стварање функционалног електричног зракоплова прилично велике и тешке. Нарочито, НАСА-ин напредни програм за ваздушна возила (ААВП) тражи лагане и компактне претвараче - централну компоненту електричног система који обезбеђује снагу за покретање електромотора.
Претварачи су критични за електронске погонске системе, јер претварају наизменичну струју (АЦ) - коју генеришу генератори монтирани на мотору и електрични мотори покретани пропелерима - у снагу напона истосмјерне струје високог напона. Нажалост, компоненте потребне за генерисање те количине енергије - генератори, електроника за претварање напајања, мотори, итд. - историјски су били превише велики и тешки да би се уклопили у авион.
То ствара нешто као проблем јер ће количина енергије која је потребна да се створи потребно подизање захтевала још тежа електроника. Отуда НАСА истражује врхунску науку о материјалима да би створила лакшу и мању електронику. У том циљу, недавно су потписали уговор вредан 12 милиона долара са Генерал Елецтрицом (ГЕ), једним од светских лидера у развоју врхунске технологије силицијум-карбида (СиЦ).
Овај полуводички минерал користи се у производњи високо-температурне, високонапонске електронике, а ГЕ се нада да ће га употребити да испуни захтеве за величином, снагом и ефикасношћу које је навела НАСА. Ове спецификације захтијевају претварач који није већи од кофера и способан је да произведе мегават (МВ) електричне енергије.
Као што је Јим Хеидманн, менаџер НАСА-иног напредног пројекта за ваздушни саобраћај, објаснио у НАСА-ином саопштењу за штампу:
„У критичном смо тренутку у историји ваздухопловства, јер имамо прилику да развијемо системе који ће умањити трошкове, потрошњу енергије и буку, истовремено отварајући нова тржишта и могућности за америчке компаније. Неопходно је да сарађујемо са индустријом и академским снагама како бисмо осигурали да су праве технологије доступне за потребе будућих путника и превозника. “
Једноставно речено, мегават је огромна количина електричне енергије и управљање сигурношћу ове врсте енергије је главни изазов. На пример, НАСА-е
Али захваљујући напретку постигнутом на пољу електронике и хибридне технологије мотора последњих година, ови захтеви би могли бити надохват руке. Саид Ами Јанковски, менаџерица подпројекта хибридног гаса и електричног погона у НАСА-ином истраживачком центру Гленн:
„Са недавним напретком у материјалу и енергетској електроници, почињемо да превазилазимо изазове са којима се суочавају у развоју концепата за електрификацију који смањују потрошњу енергије, а овај рад претварача је критични корак у нашим напорима за погон електрифицираних авиона. Наше партнерство са ГЕ-ом је кључно за унапређење компоненти тежине лета и спремности за лет у мегаватској класи за будуће транспортне авионе. “
Силицијум карбид је посебно перспективан за ваздухопловне апликације велике снаге због својих својстава материјала. Нуди високе радне температуре, високи напон и велику моћ руковања. Ове предности ће инжењерима омогућити да дизајнирају компоненте мање величине и лакше, а истовремено ће повећати и излазну снагу.
"Ми у основи спакујемо један мегават снаге у величину компактног кофера који ће претворити довољно електричне енергије да би се омогућиле хибридно-електричне погонске архитектуре за комерцијалне авионе", рекао је Конрад Веебер, главни инжењер електричне енергије у ГЕ Ресеарцх. „Успешно смо изградили и демонстрирали претвараче на нивоу земље који удовољавају захтевима снаге, величине и ефикасности електричног лета.“
Развој ових електричних система тренутно се одвија на НАСА-ином тестном авиону (НЕАТ) у Сандускију у Охају, који је претходно био НАСА-ин Гленн Хиперсонски тунел. Ово прво конфигурабилно тестирано постоље задужено је за пројектовање, развој, састављање и тестирање електроенергетских система за авионе који ће ући у креирање свега, од авиона за две особе до 20 МВ авиона.
Још у мају, НЕАТ је успео да изврши свој први мегаватни тест захваљујући огромној количини снаге којој објекат има приступ. Ово и недавно потписано партнерство са ГЕ-ом долази тек недуго након што је НАСА најавила још једно уносно партнерство са ГЕ-ом и две велике свемирске компаније - Боеингом и Унитед Тецхнологиес Пратт & Вхитнеи - како би проучила могуће користи и ризике демонстрација лета у мегаватима.
Као Барб Ескер, заменик директора НАСА-иног напредног програма за ваздушна возила, рекао је:
„Демонстрације летова су важан део технолошког развоја, јер нуде нашим инжењерима и индустријским партнерима могућност да разраде проблеме и докажу концепте у реалном окружењу, док се баве изазовима који стоје пред електрификованим погоном у ваздухопловству.“
Између претње климатским променама и чињенице да ће светска популација до 2050. године достићи близу 10 милијарди, јасно је да је потребно развити алтернативна средства за производњу, производњу енергије и транспорт. Добро је знати да поред електричних и хибридних аутомобила можемо да се радујемо електричним и хибридним авионима.
