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Dec 13, 2023

Il generatore a microturbina FusionFlight racchiude la potenza in un pacchetto molto piccolo

By Mike Brezonick22 December 2022 One of the enduring quests for engineers is a

Di Mike Brezonick22 dicembre 2022

Una delle ricerche più durature degli ingegneri è semplice: come fornire la massima potenza nel pacchetto più piccolo e leggero. Ora, un’azienda del Texas ha sviluppato un sistema di generazione in grado di fornire 8 kW occupando circa lo stesso spazio di una cassetta degli attrezzi.

Lanciato alla fine dello scorso anno, il generatore di microturbina ARC di FusionFlight era originariamente concepito essenzialmente come fonte di energia alternativa per i droni. Ma al CEO dell'azienda, Alex Taits, è apparso chiaro che il suo elevato rapporto peso/potenza e le dimensioni compatte lo rendevano adatto a molti altri luoghi.

"Originariamente l'ARC è stato sviluppato per grandi droni elettrici per sostituire le pesanti batterie al litio", ha detto Taits. "Ciò consente ai droni di sfruttare l'elevata densità energetica del carburante cherosene e di aumentare notevolmente la portata/resistenza.

"Più tardi divenne chiaro che l'ARC aveva ottime applicazioni anche come unità di potenza ausiliaria (APU) per aerei di grandi dimensioni alimentati a carburante o come fonte di energia di emergenza durante i disastri naturali."

Il generatore ARC si basa su una microturbina a due stadi che ha una velocità operativa massima di 130.000 giri al minuto: una velocità di ingresso troppo elevata per essere gestita da qualsiasi alternatore.

"L'ARC utilizza due metodi per abbassare il numero di giri", ha affermato Taits. "In primo luogo, la turbina del secondo stadio è disaccoppiata dalla prima, il che garantisce una riduzione significativa. Da lì, un cambio all'avanguardia viene utilizzato per portare il numero di giri al valore finale. Il carburante liquido viene fatto circolare attraverso questo cambio per mantenerlo fresco durante il funzionamento."

Il cambio viene fornito con un alternatore brushless trifase leggero e ad alte prestazioni che, insieme all'elettronica di potenza, fornisce 8 kW di potenza da 25 a 84 V CC a due collegamenti con terminali M6. Per requisiti di potenza più elevati, è possibile collegare in parallelo più generatori, ha affermato la società.

Inoltre, FusionFlight offre diversi tipi di moduli elettronici esterni, inclusi regolatori step-down e step-up e inverter per pilotare diversi tipi di carichi CA, come i dispositivi domestici standard. L'inverter può anche essere accoppiato con un caricabatterie e utilizzato come range extender per i veicoli elettrici, ha affermato Taits.

L'unità incorpora un motorino di avviamento senza spazzole alimentato da una batteria compatta al litio-ferro fosfato. Una volta che l'ARC ha raggiunto la velocità operativa, la batteria viene ricaricata utilizzando il circuito di ricarica integrato.

I componenti dell'ARC sono racchiusi in un involucro di alluminio e fibra di carbonio che misura 20,7 pollici di lunghezza, 10,6 pollici di larghezza e 6,61 pollici di altezza (510 mm x 270 mm x 168 mm) e pesa 20,7 libbre (9 kg) .

Il generatore ARC non dispone di un proprio serbatoio di carburante integrato, ma utilizza invece un modulo di carburante integrato che incorpora pompe e porte di alimentazione e ritorno che aspirano il carburante dai serbatoi remoti dell'utente. "Ciò ci consente di costruire un generatore molto compatto e altamente adattabile a una varietà di applicazioni", ha osservato Taits.

FusionFlight offre anche serbatoi di carburante di dimensioni variabili da 5 a 105 galloni. (da 20 a 400 litri). L'unità può funzionare con una varietà di combustibili liquidi, tra cui diesel, cherosene e Jet-A, miscelati con olio turbo al 5% per la lubrificazione interna.

La microturbina ARC non ha controlli integrali, piuttosto è possibile accedere a tutte le funzioni operative tramite un controllo o un'app cablata rimossa (vedere il video di FusionFlight di seguito). "L'app Bluetooth controlla tutti gli aspetti della turbina", ha affermato Taits, "inclusa la sequenza di avvio automatico, la limitazione, il raffreddamento automatico e tutte le altre funzioni come l'adescamento del carburante e la diagnostica."

Uno degli aspetti più evidenti dell'ARC è che genera emissioni sonore significative: 100 dB(A). "Il livello sonoro è certamente elevato", ha osservato Taits. "Ma le applicazioni originali dell'ARC riguardavano principalmente aerei, quindi questo non era un grosso problema. Usarlo a casa durante un'interruzione di corrente sembra improbabile a causa del rumore, ma stiamo attualmente sviluppando modi per mitigare il livello di rumore ed esplorando diversi percorsi comprendenti condotti di aspirazione/scarico e cancellazione attiva del rumore"