NASA X-57

NASA X-57 «Maxwell» er et eksperimentfly-prosjekt i regi av NASA. Flyet skulle ha hel-elektrisk distribuert fremdriftssytem med totalt 14 propeller. Det ville blitt NASAs første bemannede X-fly på 20 år. Flyet skulle etter planen foreta jomfruturen i løpet av 2023, men prosjektet avsluttes i september 2023 uten at flyet har vært på vingene.

Historie 

X-57 er en del av NASAs SCEPTOR-program (Scalable Convergent Electric Propulsion Technology and Operations Research). Prosjektet ble tildelt X-nummeret i juni 2016, og NASA valgte å døpe flyet «Maxwell» etter den skotske fysikeren James Clerk Maxwell for hans banebrytende arbeid innen elektromagnetisme. I juli 2016 ankom flyskroget California for modifiseringsarbeidene. NASA utviklet også en flysimulator for X-57 for å trene piloter i å fly et fly med hel-elektrisk fremdriftssystem. I desember 2017 ble grundige tester av batteripakken gjennomført. Batteriene besto alle testene som omfattet overopphetningstester, kapasitets-tester og belastninger som vil oppstå under flyvning. I januar 2018 begynte testingen av ytelsen og systemene til de to hovedmotorene som skulle brukes i både første og andre fase av testflyvningene.

Første fase (mod II) skulle gjennomføres med 2 elektrisk drevne propeller og standard Tecnam-vinge. I fase to (mod III) skulle Tecnam-vingen erstattes av en smalere og tynnere vinge med 12 små elektrisk drevne propeller. I oktober 2022 ble litium-ion-batteriene installert, og motorene ble for første gang testkjørt med elektrisitet fra de to batteriene ombord i flyet.

Tester avslørte at frekvensomformerne og vekslestrømkretsen for de to hovedmotorene skapte for mye elektromagnetisk støy. Dette hadde negativ virkning på både flyets instrumentering og de ulike sensorene i motorene. Frekvensomformerne ble totalt ombygd, og støyfiltre ble montert. Et annet problem var overoppheting av batteriene og motorene under lengre tids maksbelastning. Returstrømmer på avveie fra rotor til gods, gjorde at jordforbindelsene måtte oppgraderes med sleperinger for å avverge skade på kulelagrene i motorene. 

Nedstengningene i forbindelse med covid-19-utbruddet, førte til forsinkelser, og de modifikasjonene som ville være nødvendige for å gjøre flyet trygt, gjorde at prosjektet sprengte budsjettrammene. Dersom flyet skulle ha blitt gjort flyvedyktig, måtte prosjektet fått forlenget tidsrammene og mottatt tilleggsbevilgninger. Dette skjedde ikke, og NASA besluttet å avslutte arbeidet med flyet i september 2023. Arbeidet med prosjektet vil fortsette en tid etter det, for å dokumentere og analysere de tekniske utfordringene og løsningene.

Formål 
X-57 skulle prøve ut konseptet med elektrisk drift av et bemannet fly. Det skulle være et steg i utviklingen av stillegående nullutslipps-fly for kommersiell bruk. Målet var at energi-effektiviteten i høy hastighet skal bedres med 500% (i forhold til forbrenningsmotor). Målet var også å utvikle redundante systemer og instrumentering som kan bli godkjent av sivile luftfartsmyndigheter for kommersiell bruk. Det er også forhåpninger om at småfly med stempelmotorer på sikt kan erstattes av elektriske fly, noe som vil medføre en stor reduksjon i utslippet av bly fra blyholdig flybensin.

Selv om flyet aldri kom på vingene, har prosjektet ifølge NASA gitt mye verdifull kunnskap omkring elektriske fremdriftssystemer for fly.

Design 

Flyet er i utgangspunktet et Italiensk Tecnam P2006T konvensjonelt tomotors propellfly som skulle fått modifiserte vinger med plass til de 14 elektrisk drevne propellene. Fordelen med å bruke et eksisterende standard-fly er at måleresultatene fra X-57 vil kunne sammenlignes med de fra det konvensjonelle flyet, og dermed gi mer presise tall på forskjeller i ytelse og manøvreringsdyktighet med elektrisk fremdrift. Marsjhastighet ville ha være omtrent 275 km/t.

Flyet skulle (i siste fase) ha 14 propeller drevet av hver sin elektromotor. 12 av motorene skulle være montert langs forkanten av vingene og ville bli brukt under avgang og landing. I tillegg til skyvekraft ville disse propellene øke hastigheten på luftstrømmene over og under vingene, noe som øker vingenes løftekraft. Disse 12 motorene skulle hver ha en ytelse på omkring 10 kW, ha 5-bladede propeller, og når flyet gikk over i plan flukt skulle motorene stoppes og propellbladene foldes sammen. De 2 60-kW-motorene ytterst på vingene skulle brukes både når flyet tok av, og når det var i plan flukt. De to "hovedmotorene" har lavere masse enn de originale stempelmotorene, noe som gjør det mulig å flytte de helt ut på vingetippen. Denne plasseringen vil motvirke luftvirvlene som normalt dannes der, og bidra til lavere luftmotstand. De modifiserte vingene ville hatt mye mindre areal enn de originale, noe som også ville redusert luftmotstanden i marsjfart. Vingelasten ville øke fra 17 til 45 pund/fot2 med de nye vingene.

Flyet er utstyrt med standard Litium-ionbatterier med nominell ytelse 140 kW og maksimal ytelse 300 kW. Batterisystemet veier 359 kg og har kapasitet på 69,1 kWh hvorav 47 kWh kan brukes. Det består av to åtte-modulers batteripakker med mange battericeller hver, og driftsspenningen vil være 460 volt likespenning. Flyet skulle ha to separate batteripakker og to separate frekvensomformere for hver hovedmotor på grunn av sikkerheten. Slik redundans er vanlig i luftfarten, og systemet skulle sørge for at om én batteripakke sviktet, kunne flyet lande trygt på den gjenværende.

Spesifikasjoner 

Dimensjoner

 Seter: 4
 Lengde: 
 Vingespenn:
 Høyde:
 Vingeareal:
 Vekt tom: ca. 3 000 pund (1 362 kg)
 Maksimal startvekt:

Ytelse

 Motor: 2 x 60 kW + 12 x 10 kW
 Skyvekraft:
 Toppfart i plan flukt:
 Rekkevidde:
 Maksimal flyhøyde:
 Marsj-høyde: 9 000 fot (2 743 m)

Referanser

Kilder 
 NASA Armstrong Fact Sheet: Nasa X-57 Maxwell Besøkt 16. august 2017 
 Tecnam: P2006T X-57 Maxwell NASA Besøkt 18. august 2017
 NASA: X-57 Technical Papers. (Samling av publiserte teknologi-relaterte dokumenter fra X-57-prosjektet.) Besøkt 12. juli 2023

Eksterne lenker 

Eksperimentelle fly