Abstract
Current high temperature superconducting (HTS) wires exhibit high current densities enabling their use in electrical rotating machinery. The possibility of designing high power density superconducting motors operating at reasonable temperatures allows for new applications in mobile systems in which size and weight represent key design parameters. Thus, all-electric aircrafts represent a promising application for HTS motors. The design of such a complex system as an aircraft consists of a multi-variable optimization that requires computer models and advanced design procedures. This paper presents a specific sizing model of superconducting propulsion motors to be used in aircraft design. The model also takes into account the cooling system. The requirements for this application are presented in terms of power and dynamics as well as a load profile corresponding to a typical mission. We discuss the design implications of using a superconducting motor on an aircraft as well as the integration of the electrical propulsion in the aircraft, and the scaling laws derived from physics-based modeling of HTS motors
چکیده
سیم های جریان فوق هادی با دمای بالا (HTS) شدت های جریان بالایی را نشان می دهند و امکان کاربرد آنها در ماشین های چرخنده الکتریکی را می دهد. امکان طراحی موتورهای فوق هادی با شدت نیروی بالا که در دماهای منطقی عمل می کنند، اجازه کاربردهای جدید در سیستم های متحرک را می دهد که در آنها اندازه و وزن از پارامترهای کلیدی می باشند. بنابراین هواپیماهای تمام الکتریک کاربرد امید بخش موتورهای HTS را نشان می دهند. طراحی چنین سیستم پیچیده ای به عنوان یک هواپیما که شامل یک بهینه سازی چند متغیره است، نیازمند مدل های کامپیوتری است و روندهای طراحی پیشرفته می باشد. این مقاله یک مدل اندازه گیری موتورهای پیشرانش فوق هدایت شونده ویژه را ارائه می کند، که باید در طراحی هواپیما به کار رود. این مدل همچنین به سیستم خنک کننده می پردازد. ملزومات مربوط به این کاربرد در رابطه با نیرو و دینامیک و پروفایل نیروی متناسب با یک مأموریت ویژه نیز ارائه می شود. ما درباره مفاهیم کاربرد طراحی یک موتور فوق هدایت شونده در هواپیما و ادغام پیشرانش الکتریکی در هواپیما و قوانین مقیاس موتورهای HTS حاصل از مدل های با مبنای فیزیکی را مورد بحث قرار می دهیم.
واژگان شاخص: طراحی هواپیما، هواپیمای تمام الکتریک، پیشرانش الکتریکی، موتور فوق هدایت شونده.
1-مقدمه
از نظر تاریخی، هواپیما با استفاده از بازگشت زیادی و با استفاده از اطلاعات مربوط به طح های گذشته طراحی شده است. این روش، در حالی که از نظر زمان و منابع کارآمد است، قادر به سازگارشدن با تغییرات ناگهانی در تکنولوژی، همانند تغییرات همراه با یک تغییر ریشه ای در تولید پیشرانه، نمی باشد. تکنیک های پیشرفته طراحی از ارزیابی های فنی و افزایش اطمینان به مدل های فیزیکی و میزان سنجی خطر و عدم قطعیت استفاده می کنند. به طور اختصاصی، تکنولوژی های پیشرانش در توسعه هواپیماهای جدید و پس از پیشرفت های بعدی در تکنولوژی های پیشرانش، بسیار مهم بوده اند...