Rolls-Royce voert tests met hybride aandrijfsysteem uit
2019-03-14 / Anton van Rijsbergen / bron: Rolls-Royce

Rolls-Royce heeft een reeks van tests uitgevoerd met een hybride systeem op basis van haar M250 turboshaft/turboprop - een motor die gewoonlijk helikopters aandrijft. De tests maken deel uit van een uitgebreid hybride motorenbouw- en integratieprogramma voor turbinemotoren en maken de weg vrij voor experimentele vluchten op vliegtuigen in 2021.

Het bedrijf testte de hybride versie van de M250 gasturbine in drie bedrijfsmodi: Series Hybrid, Parallel Hybrid en Turbo-Electric. De M250-hybride is gepland om te worden gebruikt als een voortstuwingsinstallatie met een vermogen van 500 kW tot 1 MW. Het systeem zal worden gebruikt op verschillende categorieën vliegtuigen om gedistribueerde elektrische voortstuwing mogelijk te maken, waaronder EVTOL's (hybride elektrische verticale start- en landingsvoertuigen), general aviation vliegtuigen en hybride helikopters.

Dr Mike Mekhiche, adjunct-directeur van Rolls-Royce Electrical, zei: "Rolls-Royce is altijd al een pionier geweest in de luchtvaart en een van de belangrijkste elementen van onze strategie is om elektrificatie te promoten in al onze activiteiten.

"Het succesvolle testen van het hybride M250-systeem is een belangrijke stap voorwaarts in het leveren van een hybride-elektrische voortstuwingssysteem dat een nieuwe klasse van stiller en schoner luchtvervoer mogelijk maakt."

Het testen van de volledige motor vond plaats in de fabriek in Indianapolis, VS, waar elk onderdeel en subsysteem van de hybride motor afzonderlijk werd getest. Deze tests omvatten het simuleren van het gebruik bij het opstijgen, cruisen, landen en taxiën en bevestigden de geschiktheid van het systeem voor een reeks transportplatforms, inclusief vliegtuigen met een bereik van maximaal 869 nm (1609 km) en een gewicht tot 2000 kg. Dit ondersteunt het Rolls-Royce EVTOL-concept dat vorig jaar werd onthuld tijdens de Farnborough Air Show en voldoet ook aan de eisen van andere klanten.

Dr Mekhiche voegde toe: "Elektrificatie is een van de meest opwindende ontwikkelingen in de luchtvaart sinds de geboorte van de jumbo jet. We zijn vastbesloten om onze pedigree in de lucht- en ruimtevaart te gebruiken om voorop te lopen bij de ontwikkeling van innovatieve voortstuwingssystemen om aan de behoeften van het volgende hoofdstuk te voldoen. In de luchtvaart zal dit de manier veranderen waarop aërodynamisch transport wordt ontworpen en geproduceerd, waardoor de reistijd wordt verkort, het vrachttransport revolutionair wordt veranderd en de manier waarop we onze steden en infrastructuur ontwerpen, verandert."

De Rolls-Royce hybride elektrische voortstuwingssysteem demonstrator integreert een M250 gasturbinemotor met een batterijensysteem met hoge energiedichtheid, elektrische generatoren, stroomomvormers en een energiebeheer- en regelsysteem. Het energiebeheersysteem optimaliseert de algehele voortstuwingsprestaties zodat het systeem geschikt is voor verschillende platforms, waaronder EVTOL, terwijl het efficiëntiewinsten, minder lawaai en lagere emissies heeft.

Tests werden uitgevoerd over drie systeemconfiguraties:
- Serie-hybride: in deze configuratie werkt de motor als een turbogenerator die een ingebouwd accusysteem laadt en niet direct bijdraagt ??aan stuwkracht. Alle stroom die nodig is voor stuwkracht en andere systemen aan boord wordt geleverd door de batterij.
- Parallelle hybride: in deze configuratie wordt de stuwkracht geleverd door een combinatie van de motor (mechanische stuwkracht) en het elektrisch systeem (elektrische stuwkracht), terwijl aan de andere vermogensbehoeften van het vliegtuig wordt voldaan door de accu.
- Turbo-elektrische modus: in deze configuratie is het batterijsysteem overbodig. De motor werkt als een pure turbogenerator die elektrische stroom levert voor de stuwkracht en alle andere stroombehoeften van het vliegtuig.

De volgende stap is om het hybride voortstuwingssysteem te bevorderen naar integratie in een vliegtuig en experimentele vluchten in 2021. Het M250 hybride power pack vult het AE 2100 2.5MW-systeem aan dat wordt ontwikkeld voor grotere vliegtuigen, inclusief regionale luchtvaart, en wordt getest met Airbus op het E-Fan X demonstrator.