| Proiectul Zero | |
|---|---|
| Compania experimentală cu rotoare basculante electrice AgustaWestland | |
| Tip de | Rotor basculant experimental |
| Dezvoltator | Agusta Westland |
| Producător | Agusta Westland |
| Primul zbor | iunie 2011 |
| stare | în curs de dezvoltare |
| Fișiere media la Wikimedia Commons | |
AgustaWestland Project Zero este un tiltrotor hibrid cu ventilatoare în aripi. A fost dezvoltat de compania de elicoptere AgustaWestland ca demonstrator de tehnologie și este folosit pentru a cerceta propulsia complet electrică și alte tehnologii avansate. Acesta este primul rotor basculant electric din lume. [unu]
În decembrie 2010, AgustaWestland a aprobat formarea unei echipe conduse de James Wang cu intenția de a crea un demonstrator de tehnologie care să includă cât mai multe inovații noi într-un singur design. [2] Într-o intervenție principală din 2013, Wang a remarcat că tehnologia electrică avansează rapid și că funcția noului proiect de dezvoltare a Proiectului Zero este de a fi gata să folosească tehnologia electrică a aerului: „În loc să aștepte ca bateriile să devină mai bune și abia atunci pentru a îmbunătăți tehnologia aviației electrice, echipa de dezvoltare se poziționează ca fiind pregătită pentru următoarea generație de baterii.” [3]
La AgustaWestland și companiile sale partenere, două duzini de ingineri cu normă întreagă au lucrat la proiect ca parte a proiectului skunkworks (dezvoltare folosind inovații radicale) la șantierul Cascina Costa din Italia. [4] Potrivit lui Wang, profesioniștii selectați pentru echipă tindeau să fie tineri și pasionați; fiecare participant avea o specialitate specifică într-un domeniu [5] . Echipa de dezvoltare a decis rapid că pentru a crea o aeronavă complet electrică (în loc de o aeronavă convențională sau elicopter) trebuie să adopte o abordare mai radicală: un rotor basculant electric cu două rotoare, lipsit de orice transmisie și plată oscilătoare . Wang a rezumat filozofia echipei: „Încercăm să creăm ceva care este la limita posibilului” [6] .
Remarcând faptul că dezvoltarea AgustaWestland AW169, un elicopter bimotor, cu zece locuri, a fost finalizată în patru ani, conducerea a decis să provoace echipa să finalizeze proiectul în termen de un an, inclusiv testarea inițială în zbor. Echipa a lucrat aproape continuu, 24 de ore pe zi, șapte zile pe săptămână, pentru o perioadă inițială de șase luni [6] . Membrii echipei nu au făcut schimb de informații prin e-mail sau mesagerie vocală, au comunicat între ei personal din același birou (ceea ce a ajutat și la secret) și, ca urmare, munca directă în echipă a fost puternic încurajată de conducere. [7] Aceasta a fost urmată de testarea extinsă a modelului de proiectare, care a inclus crearea mai multor copii ale modelului de zece ori mai mici, pentru care s-a studiat intervalul de condiții de operare sigure (asociate cu utilizarea unei forme atipice de avion) [ 7] 2] . Pentru a finaliza programul de dezvoltare într-un interval de timp extrem de scurt, a fost utilizat un sistem de proiectare asistată de computer (CAD), folosind metode de modelare binecunoscute precum dinamica fluidelor computaționale și metoda elementelor finite [3] .
Diverse companii din Italia , Regatul Unit , Statele Unite și Japonia au lucrat la proiectarea și producția de elemente pentru „Proiectul Zero”, inclusiv patru sucursale diferite ale companiei Leonardo . AnsaldoBreda a dezvoltat un motor invertor personalizat și un algoritm de control al motorului însoțitor pentru sistemul de control al zborului . [8] Lucchi R.Elettromeccanica a realizat motoare cu magnet permanent cu flux axial la comanda ; Rotor Systems Research LLC a lucrat cu AgustaWestland la proiectarea aerodinamică a rotoarelor . [6] Lola Composites a creat un nou material compozit pe bază de CFRP , din care au fost realizate majoritatea suprafețelor exterioare, în timp ce UCHIDA a produs o structură compozită pentru palele, carcasele și spițele rotorului. [6] Gruppo Bertone a fost implicat în dezvoltarea aspectului estetic și aerodinamic al rotorului basculant. [opt]
Denumirea „Proiect Zero” provine din faptul că era un proiect intern unic, fără o contrapartidă comparabilă în istoria companiei [2] . Dezvoltarea Proiectului Zero a fost realizată într-un timp scurt; timpul dintre începerea fazei de proiectare și primul zbor al demonstratorului în sine a fost mai mic de șase luni [8] . Pentru a se asigura că se obțin beneficii tangibile din proiect, s-a decis ca în iunie 2011 un demonstrant la scară largă să efectueze un zbor inițial la Cascina Costa (Samarata, Italia) [2] . Potrivit lui Wang, nu a fost nevoie de nicio lucrare corectivă - „Totul a funcționat prima dată” [9] .
Pe 4 martie 2013, existența programului a fost anunțată publicului la Asociația Internațională a Elicopterelor. [10] În iunie 2013, tiltrotorul a fost prezentat public la salonul aerian de la Le Bourget . [11] La începutul anului 2014, echipa Project Zero a fost distinsă cu prestigiosul AHS International 2014 Award, care onorează persoane sau organizații care efectuează cercetări și experimente în dezvoltarea de elicoptere. [12]
După o perioadă de teste de zbor, AgustaWestland a început să exploreze modalități de a pune dezvoltarea în producție pentru a se potrivi cu tehnologiile de producție actuale pentru avioanele cu giratori existente. S-a subliniat că Project Zero nu este un produs în sine, ci o investiție în tehnologie în beneficiul unei companii mai mari [9] . Acționând ca demonstrator de tehnologie, el ajută la impulsionarea inovației în zbor vertical pentru companie. În 2016, sa remarcat că sistemul de control activ al rotorului dezvoltat pentru Project Zero, care elimină necesitatea unei plăci oscilante și a unui sistem separat de amortizare a vibrațiilor, urma să fie testat în zbor într-un elicopter AgustaWestland AW139 . În plus, legile de control al zborului utilizate în Proiectul Zero ar trebui să fie folosite pentru viitorul proiect de tiltrotor de la AgustaWestland [13] .
Diverse sisteme alternative de propulsie pentru Proiectul Zero au fost concepute de Advanced Concepts Group, inclusiv motoare diesel hibride, încorporarea de celule de combustibil și alte câteva tehnologii. [9] În configurația originală, timpul maxim de zbor este de doar 10 minute, așa că într-un discurs din 2016, Wang a declarat că speră ca tehnologia bateriilor să se dezvolte și să permită creșterea timpului de zbor la 100 de minute în viitor. [paisprezece]
Proiectul Zero este un tiltrotor electric neconvențional, denumit de AgustaWestland un „tiltiplane” [6] deoarece este comercializat ca „half-helicopter, half-plane” [11] . Acesta este un demonstrator avansat conceput pentru a arăta posibilitățile propulsiei electrice în aviație. Aeronava este alimentată complet electric de baterii [15] . AgustaWestland a declarat că, atunci când este echipată cu o centrală electrică adecvată, aeronava este capabilă să reziste la modele similare tradiționale cu rotoare basculante și are o altitudine tipică de croazieră de două ori mai mare decât a unui elicopter convențional [6] . Demonstratorul de tehnologie nu a fost optimizat pentru producție [6] . Poate fi controlat fie de un singur pilot așezat în interiorul cockpitului, fie poate funcționa alternativ ca un vehicul aerian fără pilot [14] .
O caracteristică cheie de dezvoltare a Proiectului Zero este un sistem de propulsie inovator conceput pentru demonstrație și testare. Cele două rotoare mari ale aeronavei sunt antrenate de motoare electrice avansate , care la rândul lor sunt alimentate de energia stocată în baterii [8] [3] . Designul complet electric elimină necesitatea unei transmisii utilizate pe aeronavele convenționale; funcționează și cu niveluri scăzute de zgomot și este independent de oxigen. [3] La sol, bateriile pot fi încărcate prin înclinarea rotoarelor în direcția vântului pentru a acționa ca un generator eolian . Demonstratorul a fost conceput pentru a găzdui multe surse diferite de energie pentru motoare electrice; există și o versiune hibridă a demonstratorului, care folosește un motor diesel ușor pentru a conduce un generator electric , dezvoltat de ORAL Engineering [8] . În timpul zborului de croazieră, cea mai mare parte a portanței este asigurată de aripi, dar aripile exterioare sunt detașabile, ceea ce poate fi util pentru zboruri mai scurte folosind zborul „mod elicopter” [3] .
Peste 80% din structura aeronavei este realizată din materiale compozite, inclusiv întreaga piele, palele rotorului, carcasa și spițele; structura este compusă aproape în întregime din aluminiu și carbon. Materialele au fost selectate pe baza asigurării vitezei maxime la greutate și costuri financiare rezonabile. [16] Potrivit companiei, aeronava „nu folosește hidraulic, nu arde combustibili fosili și nu emite emisii în aer”. [2] Mecanismele electromecanice dezvoltate de Microtecnica au fost folosite în loc de hidraulice pentru a îndeplini funcții precum retragerea și extinderea trenului de aterizare, înclinarea nacelelor și acționarea elonurilor . [opt]
Tehnologiile cheie ale Proiectului Zero au fost brevetate (brevetul european EP2551190 (A1) a fost depus la 29 iulie 2011 și acordat la 30 ianuarie 2013 [17] , în timp ce unele brevete au fost acordate în paralel și în SUA (US2013026303 (A1)), [18] Coreea (KR20130014450 (A)), Japonia (JP2013032147 (A)) și China (CN102897317 (A)). [6]
În iunie 2011, demonstrantul fără pilot a efectuat primul zbor legat la uzina Cascina Costa din AgustaWestland, Italia. [2] A fost livrat zonei protejate de mai multe ori în 2011 și 2012, inclusiv zboruri de modificări suplimentare cu seturi mai avansate de pale de rotor (cu vârtej neliniar și profiluri reglabile). Testele de zbor au permis reglarea fină a centralei, ceea ce a dus la o creștere a puterii efective cu 30 la sută [2] .
Creat de Project Zero, demonstratorul de zbor a susținut numeroase spectacole publice de la lansarea sa în martie 2013. Testele de zbor au continuat, de asemenea, concentrându-se pe replici de trei ori mai mici, mai degrabă decât pe un demonstrator la scară completă, datorită rezistenței limitate la zbor pe care o posedă. În februarie 2016, a fost anunțat că o aeronavă la scară largă va fi echipată cu un sistem de propulsie hibrid care urmărește să extindă rezistența zborului de la 10 minute la 35-45 de minute. [13]