Hybrydowy układ napędowy motoszybowca AOS-H2 – zakończenie projektu


Zespół z Zakładu Napędu Elektrycznego w Instytucie Sterowania i Elektroniki Przemysłowej zakończył Projekt dotyczący hybrydowego układu napędowego motoszybowca AOS-H2, wykorzystującego ogniwa paliwowe. Projekt współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w III konkursie Programu Badań Stosowanych zrealizowano w konsorcjum naukowo-przemysłowym w składzie Politechnika Rzeszowska (Lider), Akademia Górniczo-Hutnicza, Politechnika Warszawska i Zakład Szybowcowy z Jeżowa Sudeckiego.

Projekt dotyczył opracowania hybrydowego napędu dla lekkiego statku powietrznego, opartego na ogniwach paliwowych. Generator energii elektrycznej z ogniwami paliwowymi został opracowany przez zespół pod kierownictwem Pani dr hab. Magdaleny Dudek, profesor uczelni z Wydziału Energetyki i Paliw AGH. Zespół ogniw wyposażono w dwie butle o pojemności 12 litrów każda do tankowania wodoru pod ciśnieniem do 300 barów, co powinno pozwolić na wykonanie około godzinnego lotu. Zbudowany został także dedykowany układ kontroli, zabezpieczeń i monitoringu stanu pracy stosu ogniw paliwowych, w tym m.in. temperatur, prądów i napięć na poszczególnych modułach ogniw paliwowych oraz ciśnienia w butlach. Prace konstrukcyjne dotyczące generatora z ogniwami paliwowymi wraz z instalacją zasilania wodorowego koordynował Dr inż. Andrzej Raźniak.

Projekt płatowca AOS-H2 został opracowany na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa PW w zespole pod kierownictwem Pana dr hab. Piotra Czarnockiego, profesora uczelni w Instytucie Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej MEiL PW. Projekt ten był rozwinięciem opracowanego w zespole wcześniejszego projektu konstrukcji dwuosobowego motoszybowca z napędem elektrycznym – AOS-71. Głównym konstruktorem płatowca był mgr inż. Wojciech Frączek.

Budowa płatowca według projektu zrealizowana została przez Zakład Szybowcowy w Jeżowie Sudeckim. Liderem Projektu była Politechnika Rzeszowska, reprezentowana przez zespół Pana Profesora Marka Orkisza – kierownika Projektu, gdzie wykonano m.in. badania wytrzymałościowe konstrukcji płatowca, projekt dedykowanego śmigła uwzględniający zakładane parametry hybrydowego układu napędowego, oprogramowanie komputera pokładowego do rejestracji i wizualizacji danych, oraz montaż komponentów układu napędu hybrydowego i oprzyrządowania statku powietrznego. Koordynatorem badań realizowanych na Politechnice Rzeszowskiej był dr inż. Piotr Wygonik.

Prace realizowane w Zakładzie Napędu Elektrycznego ISEP dotyczyły opracowania konstrukcji, budowy i testów chłodzonych powietrzem energoelektronicznych układów przekształcania energii – układu falownika o mocy 40kW zasilającego i sterującego prędkością silnika elektrycznego napędzającego śmigło, oraz układu przekształtnika DC/DC o mocy 10kW zbudowanego w technologii węglika krzemu, sterującego poborem energii elektrycznej z ogniwa paliwowego.

Ponadto, opracowano i zaimplementowano metody sterowania przekształtnikami i zarządzania rozpływem energii między ogniwem paliwowym, baterią i silnikiem napędowym, opracowano strukturę komunikacji CAN między urządzeniami (baterią, falownikiem, przekształtnikiem DC/DC, komputerem pokładowym, sterownikiem ogniwa paliwowego i dźwignią zadajnika prędkości). Wykonano również projekt instalacji zasilającej układy elektroniczne z pomocniczej baterii buforowej niskiego napięcia, oraz opracowano procedurę startową układu napędowego. Układy energoelektroniczne zostały zaprojektowane w ten sposób, że planowe, bądź nieplanowe odłączenie któregokolwiek ze źródeł (ogniwa paliwowego bądź baterii) nie powoduje całkowitego wyłączenia się pozostałych urządzeń układu napędowego, bądź ich nieprawidłowego działania, ale pozwala na pracę w zakresie dostępnej mocy ograniczonej możliwościami dostępnego (pozostałego w użyciu) źródła energii. Podobnie, utrata komunikacji CAN między urządzeniami po zakończeniu procedury rozruchu hybrydowego źródła energii, nie powoduje wyłączenia któregokolwiek z urządzeń i możliwa jest praca z pełną mocą dostępną z obydwu źródeł.

Prace realizowane w Zakładzie Napędu Elektrycznego prowadzone były pod kierunkiem dr hab. Grzegorza Iwańskiego. Głównym projektantem urządzeń energoelektronicznych był mgr inż. Tomasz Miazga – doktorant w Zakładzie Napędu Elektrycznego. Pozostali członkowie zespołu biorącego udział w tej części prac badawczo-rozwojowych to dr inż. Marcin Nikoniuk z Wydziału Transportu PW, oraz dr inż. Tomasz Łuszczyk.

Prace integracyjne, testy zabudowanego zespołu napędowego w warunkach stacjonarnych oraz przygotowanie statku powietrznego do prób lotniskowych realizowane były na Politechnice Rzeszowskiej z udziałem wszystkich zespołów biorących udział w Projekcie. Próby lotniskowe zrealizowano w Ośrodku Kształcenia Lotniczego Politechniki Rzeszowskiej.

Czytaj też: Pierwsze próby lotniskowe motoszybowca AOS-H2

 


W sprawie aktualizacji treści niniejszej strony należy kontaktować się z: Katarzyna Szmurło (katarzyna.szmurlo@ee.pw.edu.pl).