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Dec 13, 2023

Le générateur de microturbine FusionFlight contient de la puissance dans un très petit boîtier

Par Mike Brezonick22 décembre 2022 L'une des quêtes permanentes des ingénieurs est un

Par Mike Brezonick22 décembre 2022

L'une des quêtes permanentes des ingénieurs est simple : comment fournir le maximum de puissance dans le boîtier le plus petit et le plus léger. Maintenant, une entreprise du Texas a développé un système de générateur qui peut fournir 8 kW tout en occupant à peu près le même espace qu'une boîte à outils.

Lancé à la fin de l'année dernière, le générateur de microturbine ARC de FusionFlight a été initialement conçu essentiellement comme une source d'alimentation alternative pour les drones. Mais il est devenu clair pour le PDG de la société, Alex Taits, que son rapport puissance/poids élevé et ses dimensions compactes le rendaient adapté à de nombreux autres sites.

"À l'origine, l'ARC a été développé pour les gros drones électriques afin de remplacer les lourdes batteries au lithium", a déclaré Taits. "Cela permet aux drones de tirer parti de la haute densité énergétique du kérosène et d'augmenter considérablement la portée/endurance.

"Plus tard, il est devenu clair que l'ARC a également de grandes applications en tant que groupe auxiliaire de puissance (APU) pour les gros avions à carburant ou en tant que source d'alimentation de secours lors de catastrophes naturelles."

Le générateur ARC est basé sur une microturbine à deux étages qui a une vitesse de fonctionnement maximale de 130 000 tr/min - une vitesse d'entrée trop élevée pour qu'un alternateur puisse la gérer.

"L'ARC utilise deux méthodes pour réduire le régime", a déclaré Taits. "Tout d'abord, la turbine du deuxième étage est découplée de la première, ce qui permet une réduction significative. À partir de là, une boîte de vitesses à la pointe de la technologie est utilisée pour ramener le régime jusqu'à sa valeur finale. Du carburant liquide circule dans cette boîte de vitesses pour gardez-le au frais pendant le fonctionnement."

La boîte de vitesses est alimentée par un alternateur triphasé sans balais léger et performant qui, avec l'électronique de puissance, fournit 8 kW de puissance de 25 à 84 Vcc à deux bornes de connexion M6. Pour des besoins de puissance plus élevés, plusieurs générateurs peuvent être mis en parallèle, a déclaré la société.

De plus, FusionFlight propose plusieurs types de modules électroniques externes, y compris des régulateurs abaisseurs et élévateurs et des onduleurs pour piloter différents types de charges ca, telles que des appareils ménagers standard. L'onduleur peut également être couplé à un chargeur et utilisé comme prolongateur d'autonomie pour les véhicules électriques, a déclaré Taits.

L'unité intègre un démarreur sans balais alimenté par une batterie compacte au lithium-fer-phosphate. Une fois que l'ARC a atteint sa vitesse de fonctionnement, la batterie est rechargée à l'aide du circuit de charge intégré.

Les composants de l'ARC sont emballés dans un boîtier en aluminium et en fibre de carbone qui mesure 20,7 po de long, 10,6 po de large et 6,61 po de haut (510 mm x 270 mm x 168 mm) et pèse 20,7 lb. (9 kg) .

Le générateur ARC n'a pas son propre réservoir de carburant intégré, mais utilise à la place un module de carburant intégré qui intègre des pompes et des orifices d'alimentation et de retour qui tirent le carburant des réservoirs de carburant distants de l'utilisateur. "Cela nous permet de construire un générateur très compact qui est hautement adaptable à une variété d'applications", a noté Taits.

FusionFlight propose également des réservoirs de carburant dont la taille varie de 5 à 105 gal. (20 à 400L). L'unité peut fonctionner avec une variété de carburants liquides, y compris le diesel, le kérosène et le Jet-A, mélangés à 5 % d'huile turbo pour la lubrification interne.

La microturbine ARC n'a pas de commandes intégrées, mais toutes les fonctions de fonctionnement sont accessibles via une commande ou une application filaire retirée (voir la vidéo de FusionFlight ci-dessous). "L'application Bluetooth contrôle tous les aspects de la turbine", a déclaré Taits, "y compris la séquence de démarrage automatique, l'étranglement, le refroidissement automatique ainsi que toutes les autres fonctions telles que l'amorçage du carburant et les diagnostics."

L'un des aspects les plus remarquables de l'ARC est qu'il génère des émissions sonores importantes - 100 dB(A). "Le niveau sonore est certainement élevé", a noté Taits. "Mais les applications originales de l'ARC impliquaient principalement des avions, donc ce n'était pas un gros problème. L'utiliser à la maison pendant une panne de courant semble peu probable en raison du bruit, mais nous développons actuellement des moyens d'atténuer le niveau de bruit et d'explorer plusieurs voies comprenant des conduits d'admission/d'échappement ainsi qu'une suppression active du bruit"

L'unité produit également une chaleur importante pendant le fonctionnement. "Les tuyaux d'échappement spécialement conçus mélangent en fait l'échappement de la turbine avec l'air atmosphérique pour abaisser les températures à environ 500 ° C (932 ° F)", a déclaré Taits. "Il fait encore trop chaud pour que quiconque puisse le toucher, mais comme l'ARC peut être exécuté à distance, nous ne pensons pas que cela représente un problème de sécurité.

"Nous fournissons également des solutions de conduits d'évacuation personnalisées pour répondre aux applications spécifiques et aux exigences de sécurité des clients."

Les ventes du générateur de microturbine ARC sont gérées directement par FusionFlight depuis son siège social à Dallas.