Os aviões são um dos maiores consumidores de combustíveis fósseis do mundo. É preciso buscar soluções mais sustentáveis para a aviação. O avião elétrico é o assunto do post.
Sistema de propulsão elétrica
O motor elétrico para propulsão de aeronaves é brushless, este precisa de um controle eletrônico de velocidade (ESC). Este é o motor elétrico de 350 HP da MagniX para aviões elétricos.
O mesmo motor instalado em um avião elétrico.
O fluxograma típico de um sistema de propulsão elétrica. O ESC é controlado pelo piloto através de uma unidade de controle.
Obstáculos técnicos dos aviões elétricos
Os combustíveis derivados de petróleo têm uma densidade de energia muito maior do que as melhores baterias de lítio.
Isso significa que precisa um número muito grande de baterias para armazenar a mesma quantidade de energia que um volume bem menor de querosene. Maior número de baterias vai aumentar o peso, como expliquei no post sobre aerodinâmica, a força de sustentação deve ser igual ao peso para manter a aeronave no ar. Portanto, é necessário maior velocidade, que exigirá maior potência e consumo das baterias.
O peso das baterias é mais crítico para grandes aviões comerciais do que para aviões pequenos. Aviões podem ter painéis solares para recarregar as baterias e aumentar a autonomia do voo.
O conjunto de baterias precisam de um sistema de resfriamento o mais leve possível. Novos materiais precisam ser criados para ter uma melhor dissipação térmica ou menor geração de calor. Uma possível solução é usar supercondutores nos cabos de transmissão de energia e motores, pois supercondutores têm resistência zero à passagem de corrente elétrica. Portanto, não há geração de calor por efeito Joule, a conversão de energia elétrica em térmica quando uma corrente passa por um condutor.
Avião elétrico da Itaipu Binacional
A Itaipu Binacional e a ACS Aviaton construíram um avião elétrico tripulado em Junho de 2015 em São José dos Campos. O Sora-e foi construído para estudar materiais para aeronáutica, que sejam leves e eficientes. Quanto mais leve o avião, maior é a autonomia.
Os dados e características do Sora-e:
- Dois propulsores Enrax de 35 kW.
- 6 conjuntos de baterias de lítio íon polímero que fornecem 400 Volts.
- Velocidade cruzeiro de 190 km/h e máxima de 340 km/h.
- Autonomia de uma hora e meia de voo.
- Estrutura de fibra de carbono.
- Tem 8 metros de envergadura, distância de uma ponta da asa à outra.
- Pesa 650 kg.
A relação de força de empuxo de um motor, está relacionada com o KW ou KV que um motor elétrico suporta, certo?
Como posso calcular a força de empuxo (motor) pra uma massa de 80kg, + a velocidade necessária pra levantar vôo?
Ex: uma massa de 80kg não precisa de uma força de empuxo = a mesma massa (peso) para levantar vôo.
Então quantos % mínimos (de força de empuxo) seria necessário pra levantar uma massa de 80kg + velocidade mínima pra levantar vôo…
Estou considerando o resultado mínimo de tudo, sendo que pode ter muita variação.
Tenho a idéia formulada aqui, só está difícil de passar para o papel.
Obrigado desde já.
Att. Salomão Oliveira
Motores brushless, usados em aviões elétricos, são classificados em KV, este é o rpm (rotações por minuto) dividido pela tensão elétrica.
O empuxo deve ser maior que a força de arrasto para um avião levantar voo. A força de arrasto depende da densidade do ar, da área efetiva frontal do corpo, do coeficiente de arrasto e da velocidade deste em relação ao meio. Não é só a velocidade que faz o avião decolar, a asa também é fundamental.
Na decolagem, a força de sustentação deve ser maior que a força peso. A força de sustentação depende da área da asa, da densidade do ar, da velocidade relativa do ar em relação à asa e do coeficiente de sustentação.
Quanto ao cálculo do empuxo mínimo para um objeto de 80 kg, terei que pesquisar mais para poder dar uma resposta exata.
Espero ter ajudado.