Collins revela sistema de propulsão elétrico-híbrido para ser desenvolvido em demonstrador de vôo pela Pratt & Whitney, em 19.07.22

A Collins Aerospace divulgou que concluiu o projeto preliminar para um novo motor elétrico de capacidade de 1 MW que servirá como um componente-chave do novo Demonstrador de vôo Regional Híbrido-elétrico (Regional Hybrid-Electric Flight Demonstrator) em desenvolvimento pela sua “empresa-irmã” (do grupo Raytheon) Pratt & Whitney (P&W).

A fabricante de motores aeronáuticos canadense P&W planeja iniciar os testes de solo com o motor Collins ainda neste ano, em preparação para o início dos testes de vôo em 2024, em Montreal.

Nesta semana, na agenda da feira aeronáutica Farnborough International Airshow, a Pratt & Whitney e a Collins estão anunciando o lançamento do programa de demonstração STEP-Tech, com a previsão de iniciar testes do sistema em solo no final do ano.

O programa de demonstração, baseado em planos para reduzir as emissões de carbono de aeronaves regionais, faz parte de um espectro mais amplo de trabalho em novas tecnologias de propulsão dentro do grupo Raytheon. Os esforços podem eventualmente resultar em motores híbridos-elétricos maiores para aviões de fuselagem estreita com capacidade para transportar até 220 passageiros em setores de 3.000 MN, proporcionando pelo menos 30% de redução nas emissões.

Baseado no Centro de Pesquisa de Tecnologias Raytheon em East Hartford, no Estado do Connecticut, no EUA, o programa do Demonstrador de vôo Regional Híbrido-elétrico se concentra no desenvolvimento de um sistema de propulsão híbrido-elétrico turboelétrico distribuído de alta tensão de 100 a 500 kW. Os planos iniciais exigem que o sistema seja aplicado a aeronaves eVTOL menores e veículos aéreos não-tripulados, mas as duas empresas – Pratt & Whitney e Collins – divulgaram que podem ampliar a tecnologia para uma potência de 1 MW para aplicações maiores.

A unidade STEP-Tech consiste em um turbogerador escalável, baterias e um sistema de gerenciamento de energia, além de unidades propulsoras. As parceiras Pratt & Whitney e Collins concluíram estudos de prova de conceito (PoC – Proof of Concept) no início deste ano.

O novo motor elétrico de 1 MW em exibição em Farnborough (no estante da Raytheon) baseia-se nos sistemas de geração e distribuição de energia para o programa de aeronave B.787, da Boeing, produzido pelo negócio herdado da Hamilton Sunstrand que se tornou parte da Collins Aerospace após a fusão da UTC Aerospace e da Rockwell Collins. A unidade da Collins de Solihull, no Reino Unido, fabrica as novas unidades do novo motor elétrico de 1 MW e planeja entregá-las em breve à P&W para integração com um de seus motores de aeronaves existentes.

De acordo com o vice-presidente de potência e controles da Collins, Bill Dolan, cada motor de 1 MW proporcionará uma melhoria de quatro vezes na densidade de potência em comparação com a tecnologia atual de motores elétricos.

Os testes iniciais foram conduzidos pela Universidade de Nottingham, no Reino Unido, onde em junho os engenheiros atingiram potências de 400 kW em funcionamento/operação no solo.

A Collins pretende fazer mais trabalhos de desenvolvimento de motores elétricos em seu novo laboratório de sistemas de energia elétrica em Rockford, no Illinois/EUA, que é denominando The Grid, que planeja abrir em 2023.

Em algum momento, a P&W quer avaliar o motor elétrico operando em conjunto com seu motor turbofan GTF (Geared Turbofan). Também está considerando opções para integrar Demonstrador de vôo Regional Híbrido-elétrico (Regional Hybrid-Electric Flight Demonstrator) e a unidade STEP-Tech com um novo motor de aeronave.

Frank Preli, vice-presidente de tecnologias de propulsão e materiais da Collins, disse durante uma coletiva de imprensa antes da Farnborough International Airshow, que as parceiras integrantes do grupo Raytheon estão avaliando uma escala móvel de aplicações elétricas-híbridas, a partir de uma base “suave” sob a qual apenas 5% da energia é eletricidade para 50% ou mais. Preli previu que os sistemas de propulsão elétricos-híbridos paralelos e integrados poderiam se tornar disponíveis para novas aplicações de transporte aéreo a partir de meados da década de 2030.

Preli observou que a empresa vê os aviões regionais como os primeiros modelos a adotar a nova tecnologia de propulsão, com uma economia de energia prevista de 30% desde o início. Preli disse que as subsidiárias da Raytheon firmaram contratos com vários grandes fabricantes de aeronaves e esperam disponibilizar sistemas de propulsão certificáveis ​​para novas aeronaves de corredor único Boeing ou Airbus. As empresas Raytheon esperam uma redução adicional das emissões de carbono, permitindo que o elemento turbogerador dos novos “trens de força” funcionem com combustível de aviação sustentável (SAF).

De acordo com Juan de Bedout, vice-presidente de tecnologia aeroespacial da Raytheon, o grupo vê como imperativos os esforços acelerados para reduzir a emissão do carbono dos vôos do transporte aéreo, que os cientistas esperam mais do que dobrar nos próximos anos e passar de cerca de 2% do total global de emissões para 18%.

No ano passado, a Raytheon assinou o compromisso do Air Transport Action Group (ATAG) de atingir emissões líquidas zero até 2050.

Com sede no EUA, empregando cerca de 58.000 engenheiros em todo o mundo, grupo Raytheon acredita que a capacidade de geração de motores e gerenciamento de energia da Collins é uma forte combinação para a experiência da P&W no desenvolvimento de novos motores turboélice e turbofan. As duas empresas Raytheon já colaboram em um projeto do gênero financiado pelos governos do Canadá e Quebec para avaliar a propulsão híbrida-elétrica em uma aeronave turboélice de Havilland DASH 8-100 em parceria com a especialista em baterias H55.

Os fabricantes de motores de aeronaves concorrentes Rolls-Royce e Honeywell também estão trabalhando na propulsão elétrica híbrida da classe de 1 MW. [EL] – c/ fontes