MERA More Electric Research Aircraft, a knowledge provider. Name Jan Hansson och Jonas Larsson Flygteknik 2010

Transkript

1 MERA More Electric Research Aircraft, a knowledge provider Name Jan Hansson och Jonas Larsson Flygteknik 2010

2 Det här var vårt mål

3 MERA, vid projektstart Förslag och uppdrag från FMV Demonstrator för att få praktisk erfarenhet av MEA teknik Framdrivningsteknik Batteriteknik Motorteknik Kraft och Styrelektronik Brytare och andra komponenter för höga strömstyrkor Luftvärdighetsarbete enligt RML ( Regler för Militär Luftfart) Flygning

4 Val av plattform och leverantörer Flygplattform. WINDEX 1200C Stridsberg Powertrain. Motor och konverter SAFT. Batterisystem

5 MERA Utgår från en WINDEX 1200C, där förbränningsmotorn ersatts med ett nytt elektriskt framdrivningssystem Spännvidd 12,00m Längd 4,92m Höjd 1,14m Tomvikt 264kg (175kg) Max T/O 370kg (310kg) Ving area 7,41m2 Max ving belastning 42kg/m2 Maxhöjd 3000m G-last +5/-4 (+9/-7) Lättningshastighet 100km/h Hastighet vid stigning 120km/h Stighastighet 2-3m/s Max hastighet VNE 250km/h (350km/h) Landningshastighet km/h Pilotvikt kg Flygplandesign enligt JAR22

6 MERA Systemplacering Batteripacke totalt 44 celler Motor och kontrollenhet Batteripackar monteras i vingen Elcentral

7 Sammanbyggnad av vinghalva. Batteriplacering i framkant

8 Sammanbyggnadsjigg för vinge.kolfiberbalk placerad för sampassning

9 Fena och stabbe under sampassning med kroppen

10 Struktur och Installation. Vinghalvor

11 Struktur och Installation

12 Struktur och Installation

13 Struktur och Installation

14 Struktur och Installation

15 Struktur och Installation

16 Struktur och Installation

17 Struktur och Installation

18

19 Struktur och Installation

20 Struktur och Installation

21 Struktur och Installation

22 Framdrivningssystem Blockschema Gasreglage Motordisplay Motor Konverter Batteri

23 Framdrivningssystem Systemschema

24 MERA Elmotor data Stridsberg AB leverantör Max 35 kw / 48 hk, konverter kan dock max leverera 21kW/28hk 20 permanentmagneter av Neodym 18 statorpoler 6 faser - dubbla trefasmotorer (2x3) tre tänder per fas ger tot 18 tänder Max vridmoment 54 Nm Vikt 12.4 Kg Max temp 90 C (145 C) (glasfiberstrukturen begränsar) rpm Matningsspänning VDC 6 tempgivare

25 Stator 18 Tänder Alla faser galvaniskt separerade Faser termiskt separerade tack vare extra balanspoler. 2 halvor x 3 faser = 6 fasig motor med 18 tänder. Varje fas har tre tänder kopplade I serie. Rotor med 20 permanentmagneter av Neodym 6 Extra Balanspoler (Stridsbergpatent) 6 Faser 20 Permanentmagneter

26 MERA Elmotor stator

27 MERA Rotor Med 20 st superstarka Neodym magneter

28 Problem med lossad magnet Klassiskt ingenjörsproblem. Material med olika utvidgningskoefficienter som limmas mot varandra ger spänningar som resulterar i limbrott. Detta erhölls vid uppskalning av motor från 5kW till 20 kw. Löstes genom att byta lindat skikt från nylonfibertråd till kolfiber som bibehåller förspänning.

29 MERA Elmotor Med monterad propeller Motor monterad i bromsbänk

30 MERA Motorinfästning i balk

31 MERA Kontrollenhet/Konverter Stridsberg AB leverantör elektronik Windexair leverantör av låda Saab sammanbyggnad Mjukvarugränser: Motortemp max 90 C Kontrollenheten övervakar sex tempar. Bland annat varje kylfläns. Max 80 C Max vridmoment 54Nm Max effekt 21 kw / 29 hk Övervarvsgräns 3700rpm Vikt 9.96 kg

32 MERA Kontrollenhet version 1 för elmotor Dator och interfacekort Kraftelektronik Kraftelektronik Motorpådrag Potentiometer Motordisplay

33 Problem! Trasiga elektrolyt kondensatorer Trasig tantal kondensatorer Resolver signal störd Skarvdon stift/hylsor glapp Kontrollenheten fattade eld vid felsökning i samband med markprov Inga skador på flygplan.

34 Brunna kondensatorer

35 Ingående delar i version 2 Front med anslutningar för 24V och display mm. Datorkort och interfacekort Lock Botten Bakstycke med fläkt och kraftanslutning Kraftelektronik matar elmotor

36 Uppbyggnad version 2

37 Elcentral

38 Riggprovuppställning

39 MERA Batterisystem arkitektur Mycket goda erfarenheter - Ingen degradering av celler efter 7 år! SAFT står för systemdesign 44 st Li-Ion MR39 celler från SAFT 22 st mätkort av typ MECS3 1 st strömsensor 1 st batteridator (BMC)

40 MERA Windex Batterier Li-Ion batterier från SAFT Frankrike modell MR39 39Ah 4.0V fulladdat 3.0V urladdat Max 200A kontinuerligt Vikt 1.1kg 44st totalt = 176V/6kWh Tempområde -10/+60 C

41 MERA Instrumentpanel Höjdmätare Fartmätare Stig och sjunkhastighet Svängindikator Huvudströmbrytare Motordisplay Koppla loss draglina Flygdator Radio Motorströmbrytare Röd varning BMC Gul Varning BMC Grön för huvudström TILL Transponder Pedalinställning längsled

42 MERA 01. Verkstadsflygning 5, start för egen maskin, Temp Mot [ C] Temp Ctl [ C] Power [kw] Acc. Work [MJ] Speed [rpm/100] Voltage [V/10] GPS Speed [km/h] GPS Altitude [m/10] Engine Params Speed:Altitude :30 05:40 05:50 06:00 06:10 06:20 06:30 06:40 06:50 Time (UTC, logs syncronized manually)

43 Nyttan Värdefull GOODWILL för Sverige för positionering i internationella program såsom EU, ETAP,WEAG Grund för att knyta allianser internationellt inom MEAutvecklingen. Finns möjlighet för fortsatt användning av flygplanet för utprovning av MEA och/eller UAV komponenter eller som del i internationell samverkan. Erfarenheter från kraftelektronik med hög strömstyrka/spänning Uppbyggd kunskap om Li-jon batterier har överförts till Gripen där tillämpning studeras och införd i Skeldar. En mycket värdefull spin-off från den använda elektriska motorteknologin från Stridsberg Powertrain i Stockholm är de aktuatorer som Saab Avitronics levererar till Boeing 787.

44 Spin-off och Synergier Aktuatorer för civila fpl

45

46

47

48