Vicor e Ampaire insieme per progettare veivoli elettrici ad alta efficienza

La soluzione Vicor, il modulo di potenza per l’aerospaziale, semplifica la progettazione nel settore e riduce sensibilmente il time-to-market

La crescente preoccupazione per l’aumento delle emissioni di anidride carbonica sta spingendo la domanda mondiale verso veicoli elettrici puri (EV) e veicoli elettrici ibridi (HEV). Il settore aereo sta subendo un’evoluzione simile, e si stanno ora analizzando i vantaggi in termini di costi e prestazioni dell’alimentazione elettrica per l’aviazione. Se i costi delle infrastrutture di trasporto aereo possono essere ridotti, allora può diventare possibile espandere il trasporto aereo verso quelle aree geografiche al momento sottoservite e/o remote.

Ampaire è impegnata nel realizzare questa visione sviluppando velivoli elettrici altamente ecologici, meno costosi, più sicuri e silenziosi. Rispetto ai tradizionali aeromobili con motore a combustione, Ampaire intende ottenere una riduzione del 90% sul costo del carburante, una riduzione del 50% su quelli di manutenzione ed una riduzione della rumorosità del 66% durante le fasi di decollo e atterraggio, con aerei completamente elettrici caratterizzati da emissioni di gas di scarico pari a zero.

Ampaire sviluppa velivoli a propulsione elettrica ecologicamente puliti, sicuri, silenziosi e meno costosi per il loro funzionamento.

Il passaggio alla propulsione elettrica potrebbe ampliare le destinazioni delle compagnie aeree di 10 volte, passando da 500 a 5000 aeroporti, nei soli Stati Uniti. Di conseguenza, le persone che vivono in aree remote avrebbero un accesso molto più facile al trasporto aereo regionale o locale e le compagnie aeree regionali in lotta quotidianamente per raggiungere la redditività, a causa degli elevati costi operativi, saranno nella condizione per poter prosperare.

Propulsione più green

Ampaire è attualmente in fase di prototipazione e ha sviluppato un’architettura a doppia alimentazione per consentire così una ridondanza durante gli scenari di volo di prova iniziali, per valutare e sviluppare tecniche per la divisione del carico di propulsione e alimentazione tra  combustibile e fonti di energia elettrica in base alle capacità di carico, velocità di crociera e percorso di volo.  
L’attuale prototipo Ampaire – un Cessna 337 Skymaster modificato – impiega un’architettura ibrida parallela in linea: un propulsore standard con motore a combustione nella parte posteriore dell’aeromobile ed uno a propulsione elettrica nella parte anteriore. Durante il volo, l’alimentazione può essere condivisa in modo dinamico su entrambi i sistemi di propulsione per ottimizzare velocità, potenza, consumo di carburante o persino il rumore.

Soluzioni per la prototipazione rapida

Il sistema di erogazione della potenza per il prototipo di aereo Ampaire è costituito da una sorgente di alimentazione con pacchi batteria ad alta tensione in un intervallo compreso tra 500V e 738V. I tipici sistemi di controllo e monitoraggio avionico funzionano con un’alimentazione a 28V, quindi era necessaria una soluzione di convertitore DC-DC che operasse da un ampio intervallo di ingresso e regolasse strettamente fino ad ottenere un’uscita a 28V. A causa della batteria ad alta tensione, era anche necessario l’isolamento ed era richiesta una potenza nominale fino a 500 watt.

Il team di progettazione di Ampaire aveva anche richiesto dimensioni compatte per la soluzione, e alta efficienza, una semplice configurazione di gestione termica, prototipazione rapida e ridotto time-to-production. Inoltre, il team di progettazione non intendeva progettare o utilizzare circuiti stampati per il convertitore di potenza. Con questi requisiti di progettazione, il team di ingegneri Vicor ha raccomandato che la conversione e la regolazione della potenza fossero eseguite in 2 fasi per ottimizzare l’efficienza e la densità di potenza e al contempo semplificare la gestione termica. Un BCM (fixed-ratio bus converter) verrebbe utilizzato per isolare e convertire la batteria ad alta tensione, seguito da un convertitore DC-DC a bassa tensione per regolare l’uscita del bus converter a 28V.

L’alimentazione elettrica del futuro

Il collaudo del prototipo di velivolo di Ampaire è previsto da parte di Mokulele Airlines, che ha sede alle Hawaii, e che spera di impiegare velivoli Ampaire di prossima generazione, quando saranno in fase di realizzazione commerciale, per voli a corto raggio attraverso le Isole Hawaii. Una volta in produzione, il futuro aereo Ampaire dovrebbe trasportare da nove a diciannove passeggeri e percorrere le 90 miglia che intercorrono tra Honolulu a Kahului.

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