Wszystko po to, by wysłać w świat istotny sygnał: technologie nadprzewodnikowe mogą stać się fundamentem przyszłych samolotów napędzanych energią elektryczną lub wodorem. Jednym z największych problemów stojących na drodze do elektryfikacji lotnictwa jest masa układów napędowych. W samochodach elektrycznych dodatkowe kilogramy są stosunkowo łatwe do zaakceptowania, jednak w przypadku samolotów każdy kilogram ma bezpośredni wpływ na zasięg, zużycie energii i liczbę pasażerów lub ładunku, jaki można przewieźć. Potrzeba więc jednostek o wysokiej gęstości mocy.
Czytaj też: Zamkną Cię w samolocie na 22 godziny, ale przynajmniej słono zapłacisz
Rozwiązaniem mogą być nadprzewodniki wysokotemperaturowe, znane jako HTS (High Temperature Superconductors). Materiały tego typu po schłodzeniu do bardzo niskich wartości przewodzą prąd praktycznie bez oporu elektrycznego. Oznacza to, iż mogą transportować ogromne natężenia prądu przy minimalnych stratach energii. Dzięki temu możliwe jest tworzenie znacznie silniejszych pól magnetycznych niż w tradycyjnych silnikach elektrycznych, a jednocześnie redukcja masy całego układu napędowego.
Prototyp opracowany przez Applied Superconductivity Laboratory na University of Strathclyde jest jednym z pierwszych na świecie przykładów w pełni nadprzewodzącego osiowego silnika strumieniowego przeznaczonego dla lotnictwa. Konstrukcja wykorzystuje zarówno nadprzewodzące uzwojenia, jak i zaawansowany system wzbudzenia pozbawiony klasycznych szczotek. Całość pracuje w warunkach kriogenicznych, czyli w temperaturach sięgających około -253 stopni Celsjusza.
Jednym z największych wyzwań okazało się dla autorów zapewnienie stabilnej pracy nadprzewodników w warunkach zbliżonych do rzeczywistej eksploatacji lotniczej. Ale efekt końcowy naprawdę imponuje i pokazuje, że w pełni nadprzewodzące silniki lotnicze przestają być wyłącznie koncepcją teoretyczną. Mimo to nie ma co nastawiać się na szybkie wprowadzenie ich do codziennego użytku. Najpierw inżynierowie będą musieli uporać się z trudnościami z chłodzeniem, bezpieczeństwem systemów czy integracją całej technologii z samolotami.
Czytaj też: Wsiadasz jak do windy, jedziesz jak w pokoju. Przyszłość samochodów robi się podejrzanie wygodna
W wersji prototypowej mówimy o mocy 100 kW, przy czym NASA szacuje, że przyszłe samoloty elektryczne mogą wymagać od kilku do nawet kilkunastu megawatów mocy. Dla porównania, jeden megawat energii wystarcza do zasilania setek gospodarstw domowych. Oznacza to, że przyszłe samoloty będą potrzebowały układów elektrycznych o parametrach porównywalnych z niewielkimi elektrowniami. Zarazem każdy kilogram dodatkowej masy musi być ograniczony do minimum. Właśnie dlatego rozwój silników nadprzewodzących jest obecnie jednym z najważniejszych kierunków badań nad lotnictwem przyszłości.
Źródło: University of Strathclyde
