Abans de la primera propulsió elèctrica en que volen els X-planes, com el X-57, els investigadors de la NASA Armstrong Flight Research a Califòrnia, utilitzen un test únic per comprendre les complexitats del funcionament dels sistemes amb motors elèctrics.
Fabricat en acer i alumini, l'stand de proves d'
Airvolt de 4,5 m d'alçada és una de les eines més modernes pel que fa a l'enfocament multicèntric de la NASA per explorar l'ús de la propulsió elèctrica en futurs avions. L'objectiu d'utilitzar aquesta tecnologia és reduir combustible, reduint les emissions i el soroll.
Airvolt va ser dissenyat i fabricat a Armstrong i pot ajudar els investigadors a anticipar els reptes d'integració del sistema i verificar i validar components de propulsió elèctrica. El test
stand ajudarà a comprendre la propulsió elèctrica i els matisos de diferents sistemes. Hi ha moltes mancances sobre l'eficiència dels motors elèctrics de manera que es vol verificar i guanyar experiència amb sistemes comercials o sistemes dissenyats a mida. Airvolt també permet als investigadors avaluar la tecnologia de la primera etapa i generar confiança en el seu ús per a sistemes futurs.
Un dels elements clau que els investigadors han de saber és si la propulsió elèctrica integrada es pot utilitzar com a propulsió d'aeronau tradicional. Si hi ha distincions en la manera com funcionen els sistemes, els investigadors trobaran mètodes per gestionar les diferències.
Per exemple, la investigació d'Airvolt ja ha confirmat un repte: la interferència electromagnètica, o EMI. L'EMI és quan un circuit elèctric està interromput per una força o condició interna o externa, el que resulta provocat per, en una interferència de soroll, els problemes d'EMI afecten la recopilació de dades i les pantalles en temps real i han proporcionat indicadors falsos a la sala de control causats pel soroll del sistema de propulsió.
La solució era instal·lar una combinació de filtres en la instrumentació de prova i utilitzar filtres digitals sobre les dades adquirides. Amb els problemes eliminats, els investigadors de la sala de control van poder controlar de manera segura els paràmetres claus.
Les operacions de prova van començar amb la instal·lació d'un motor elèctric amb una hèlix adjunta i el sistema col·locat a l'stand de test. Una sèrie de sensors d'alta fidelitat al banc de proves proporcionen mesures crítiques a una unitat d'adquisició de dades que processa, registra i filtra les dades i les envia a la sala de control per a la seva supervisió.
Durant una prova de motor elèctric a Airvolt, una àrea de 16,50 m està restringida, de manera que la major part del personal està a la sala de control per controlar els resultats de la investigació. Un representant d'operacions de seguretat i un inspector de qualitat observen la prova des d'una distància de seguretat.
A mesura que el motor comença, el so és similar al d'un ventilador gran, amb la pala d'hèlix girant molt més ràpidament. És molt més silenciós que un típic motor de pistó de combustió convencional de la mateixa mida.
Les primeres proves de Airvolt a finals de 2015 es van centrar en el sistema elèctric de propulsió Pipistrel Electro Taurus, que s'utilitza normalment per als planadors de motors. El sistema està format per un motor EMRAX i controlador de motor dissenyat per Pipistrel, hèlix, bateries de polímer de liti i controlador de l'accelerador.
El motor produeix 40 quilowatts de potència, que són supervisats per l'Airvolt capaç d'allotjar sistemes que utilitzen fins a 100 quilowatts de potència. L'stand de test també pot suportar 500 lliures d'empenta.
Els investigadors que utilitzen Airvolt estan interessats a determinar el rendiment de tensió, corrent, potència, parell i empenta dels components comercials fora de plataforma i conèixer les característiques d'aquest sistema. A més, els investigadors busquen construir competències en la verificació i la validació del sistema de propulsió elèctrica.
El treball preparatori per desenvolupar habilitats internes i coneixements no pot esperar fins que arribi un avió X, ja que seria ideal que les lliçons s'aprenguin d'hora perquè es puguin aplicar als propis dissenys i establir les millors pràctiques per a l'explotació d'aquests sistemes.
Les següents proves sobre el motor Joby Aviation JM-1, proporcionaran informació sobre simulacions de modelatge dels elements de propulsió elèctrica. Les dades recollides a partir de les proves inclouran mesures de parell i d'empenta, anàlisi de tensió d'alta fidelitat, eficiència energètica i detalls sobre com es comporta el sistema. Es desenvoluparà un model de simulació a partir d'aquesta informació per estudiar controls de vol, gestió d'energia i problemes de transició d'un avió elèctric distribuït.
Per preparar-se per la possibilitat de propulsió elèctrica distribuïda, on s'utilitzen múltiples motors, ja que es vol comprendre les característiques d'un sistema motor de manera que es puguin reduir les variables quan es produeixi un problema amb la configuració de múltiples motors. En general, s'obtenen excel·lents dades. El que s'està aprenent permetrà ajudar a comprendre aquesta nova tecnologia i ser un punt de partida per a reptes més complexos.
Font: Centre d'investigació de vol de la NASA, Armstrong 
