Самолет Cessna с мозък от силициев карбид: ARPA-E проведе тестове на самолетна система, в която електрониката тежи по-малко от пилота

В Южна Калифорния за пръв път бе извършен изпитателен полет на хибриден самолет Cessna 337, в който е използвана нова система на базата на силициев карбид. Машината, оборудвана с бензинов двигател и електромотор, показа, че компактен инвертор, изработен от този материал, може да замени обемистите елементи, използвани в конвенционалните хибридни системи.

Системата е разработена от Групата по енергетика към Университета на Арканзас съвместно с Ampaire и Wolfspeed. Проектът е финансиран от агенцията ARPA-E към Министерството на енергетиката на САЩ. Ръководителят на изследването, професор Алън Мантус, отбеляза, че за първи път университетският екип тества подобно оборудване на реален самолет.

Повечето съвременни електронни устройства – от телефони до електромобили – работят със силициеви транзистори, които губят част от енергията си под формата на топлина при всяко превключване. Силициевият карбид няма този недостатък: транзисторите, базирани на силициев карбид, превключват хиляди пъти по-бързо и консумират по-малко енергия. Това означава, че спомагателните елементи като бобини и кондензатори могат да станат значително по-леки и по-малки – особено важно за авиацията.

„Представете си двигател с мощност 350 конски сили, който тежи стотици килограми. Сега същата мощност, но в устройство, което се побира в дланта на ръката ви“,

обяснява съавторът Крис Фарнел.

Power Group се счита за един от световните лидери в областта на изследванията на силициевия карбид. Разработването на подобни технологии доскоро беше възпрепятствано от високата производствена цена, но с усъвършенстването на методите тя бързо намалява. Леките и ефективни системи стават все по-достъпни и това е нещо, от което производителите на автомобили вече се интересуват.

„Когато цялата инсталация в крайна сметка струва по-малко, Ford и Toyota също започват да се интересуват от нея“,

добавя Мантус.

По време на тестовете самолетът използва нов инвертор, който преобразува енергията от батерията в ток за електрическия двигател. Компактната схема намали теглото на устройството и спести място в кабината. Така се намалява консумацията на енергия по време на излитане и полет, а свободното пространство може да се използва за допълнително оборудване или комфорт на пътниците.

Системата е трябвало да взема предвид особеностите на полета: вибрации, претоварване при кацане и спадове на налягането, които могат да повредят изолацията. Освен това високата скорост на транзисторите повишава нивото на електромагнитните смущения, които могат да попречат на другите бордови системи. Тестовете показаха, че инженерите са успели да се справят с тези предизвикателства и системата е работила стабилно.

За университета проектът бе рядка възможност да тества собствения си проект в реална среда. Студентите участваха в сглобяването на оборудването, подготовката на полета и анализа на данните, придобивайки уникален опит. Няколко от завършилите вече са получили покани за работа в големи технологични компании.

През есента в Университета на Арканзас ще бъде открит нов център за изследване и производство на чипове от силициев карбид. Той ще обединява изследователски лаборатории и компании за полупроводници, за да се ускори внедряването на такива технологии.