Pesawat tenaga hibrida

Pesawat tenaga hibrida adalah pesawat dengan mesin listrik hibrida, yang diperlukan untuk pesawat karena kerapatan energi baterai ion litium jauh lebih rendah daripada bahan bakar penerbangan konvensional. Pada Mei 2018, ada lebih dari 30 proyek, dan pesawat terbang hibrida-listrik jarak pendek telah dibayangkan untuk mulai terbang pada tahun 2022. Yang paling canggih adalah Zunum Aero dengan 10 kursi, demonstrator Airbus E-Fan X, VoltAero Cassio, UTC sedang memodifikasi sebuah Bombardier Dash 8, sementara purwarupa Ampaire pertama kali terbang pada 6 Juni 2019.https://www.aviationtoday.com/2019/06/06/ampaire-hybrid-electric-cessna-flight/

 Sejarah 
Konsep subsonik Boeing Truss-Braced Wing direncanakan menggunakan penggerak listrik hibrida.https://web.archive.org/web/20130906062915/http://www.boeing.com/Features/2010/06/corp_envision_06_14_10.html Diamond DA36 E-Star pertama kali terbang pada 8 Juni 2011, penerbangan pertama dari mesin seri hibrida, mengurangi konsumsi bahan bakar dan emisi hingga 25%, sebuah teknologi yang dapat diperbesar hingga seukuran pesawat 100 kursi. Sebuah mesin Austro yang lebih ringan, yang merupakan mesin Wankel bertenaga 40 hp (30 kW) yang menghasilkan listrik, ditambah dengan baterai EADS untuk lepas landas senyap, memberi tenaga pada motor listrik Siemens 70 kW (94 hp) untuk memutar baling-baling.

 2017 
Zunum Aero, didukung oleh Boeing dan JetBlue, bekerja sejak 2013 untuk mengembangkan famili pesawat listrik regional hibrida 10 hingga 50 kursi. Pada tanggal 5 Oktober 2017, Zunum meluncurkan pengembangan pesawat enam-hingga-12-kursi dengan mesin yang dipasang pada testbed dan diterbangkan pada tahun 2019. Bertujuan untuk terbang pada tahun 2020 dan dikirim pada tahun 2022, purwarupa itu harus menurunkan biaya operasi sebesar 40–80% untuk mencapai biaya mil kursi yang tersedia (ASM) dari Dash 8-Q400 dengan 78-kursi.

Pada tanggal 28 November 2017, Airbus mengumumkan kemitraan dengan Rolls-Royce plc dan Siemens untuk mengembangkan demonstran pesawat listrik hibrida E-Fan X, untuk terbang pada tahun 2020. (Airbus, Rolls-Royce, Siemens)

 2018 
jmpl|Pipistrel Panthera
GE Catalyst bertenaga 1.300-shp dapat digunakan dalam propulsi hibrida-listrik: pada akhir 2016, General Electric memodifikasi turbofan pesawat tempur GE F110 untuk mengekstraksi 250 kW dari turbin -nya dan 750 kW dari turbin -nya, didukung oleh Laboratorium Riset USAF dan NASA, mengembangkan dan menguji motor listrik/generator 1-megawatt dengan GE Global Research, dan menguji inverter berpendingin cairan yang mengubah 2.400 volt DC menjadi AC tiga fase dengan sakelar berbasis silikon karbida dan modul daya MOSFET 1,7 kW.

Pada Mei 2018, perusahaan konsultan Roland Berger menghitung hampir 100 pesawat listrik sedang dalam pengembangan. Ini naik dari 70 pada tahun sebelumnya dan termasuk 60% dari perusahaan rintisan, 32% dari perusahaan dirgantara yang sudah ada, setengah dari mereka OEM utama dan 8% dari akademis, organisasi pemerintah dan perusahaan non-dirgantara, terutama dari Eropa (45%) dan AS (40%). Sebagian besar taksi udara perkotaan (50%) dan pesawat terbang umum (47%), mayoritas bertenaga baterai (73%), sementara beberapa lainnya adalah hibrida-listrik (31%), sebagian besar pesawat yang lebih besar. Para pakar industri mengharapkan pesawat hibrida-listrik 50+ kursi untuk debut dalam operasi komersial pada 2032 untuk rute seperti London-Paris.

Potensi tenaga penggerak listrik dan hibrida-listrik masih terbatas untuk penerbangan umum, menurut Textron Aviation, karena energi spesifik penyimpanan listrik masih 2% dari bahan bakar penerbangan. Konfigurasi hibrida diperlukan untuk pesawat: baterai lithium-ion termasuk kemasan dan aksesori menghasilkan 160 Wh/kg sedangkan bahan bakar penerbangan menghasilkan 12.500 Wh/kg. Karena mesin dan konverter listrik lebih efisien, daya porosnya yang tersedia mendekati baterai 145 Wh/kg sedangkan turbin gas menghasilkan 6.545 Wh/kg bahan bakar dengan rasio 45 : 1.

Untuk Collins Aerospace, rasio 1:50 ini mencegah penggerak listrik dan hibrida-listrik untuk pesawat jarak jauh, sebuah penerbangan  untuk pesawat dengan mesin listrik sepenuhnya,12-penumpang akan membutuhkan peningkatan enam kali lipat sementara peningkatan tiga kali lipat diproyeksikan antara 2019 dan 2029. Roland Berger mengamati baterai Li-ion terbaik mencapai 300 Wh/kg pada 2019, cukup untuk pesawat kecil, sementara pesawat regional akan membutuhkan baterai 500 Wh/kg. Untuk MTU, sebuah pesawat berlorong tunggal berukuran seperti Airbus A320 dengan propulsi listrik dengan rentang terbatas akan membutuhkan 2 kWh/kg dari 0,25 kWh/kg pada 2019 untuk memasuki layanan 30 tahun kemudian.

Uni Eropa mendanai program Hypstair dengan € 6,55 juta selama tiga tahun hingga 2016 untuk TRL 4: mockup Pipistrel Panthera menerima mesin hibrida-serial listrik, menguji coba motor 200-kW yang hanya digerakkan oleh baterai, hanya digerakkan oleh generator 100-kW dan dengan keduanya digabungkan. Ini diikuti oleh proyek Mahepa dari 2017, yang didanai oleh UE selama empat tahun dengan € 9 juta di bawah program penelitian Horizon 2020 untuk mengurangi emisi karbon penerbangan sebesar 70% pada tahun 2050, hingga TRL 6 sebelum memasuki pengembangan produk. Drivetrain Panthera akan dibagi dalam beberapa modul: generator dorong motor listrik dan generator daya pembakaran internal di hidung, antarmuka manusia-mesin dan komputasi, bahan bakar dan baterai di sayap. Uji coba darat direncanakan untuk 2019 sebelum uji terbang pada tahun 2020.

Pipistrel Taurus G4 berlambung ganda, empat kursi, bertenaga baterai, menerima mesin sel bahan bakar hidrogen DLR untuk terbang sebagai HY4 pada September 2016, dengan tangki hidrogen dan baterai di badan pesawat, sel bahan bakar, dan motor di nasel pusat. Mitra adalah pengembang motor dan inverter Jerman Compact Dynamics, Universitas Ulm, TU Delft, Politecnico di Milano dan University of Maribor. Tes darat dan penerbangan harus mengikuti tes Panthera beberapa bulan kemudian.

Sepanjang penanganan di darat mereka, penskalaan menuju pesawat 19 dan 70 kursi akan dipelajari dalam dua konfigurasi: lebih banyak modul dengan ukuran yang sama untuk propulsi yang didistribusikan listrik, atau modul berukuran lebih besar yang mengekstrapolasi hasil uji terbang, memberi tenaga pada baling-baling kembar. Penerbangan akan menguji perilaku sistem, mengukur kinerja dan keandalan, dan mengevaluasi mode kegagalan. Tingkat kegagalan satu per 10 juta jam ditargetkan, serendah di pesawat terbang konvensional, dengan komponen yang sangat andal atau dengan redundansi.

ScaleWings perusahaan Austria, pengembang dari P-51 Mustang skala replika, telah mengembangkan hibrida dan mesin piston/listrik redundan, berdasarkan modul independen:  V-twin 4-tak yang menghasilkan  ketika menggunakan turbocharge, dan motor listrik yang menghasilkan  ketika digabungkan.

Pada 31 Oktober 2018, Diamond Aircraft menerbangkan , yang didanai oleh Kementerian Ekonomi Jerman dan Badan Promosi Penelitian Austria, mencapai kecepatan  dan ketinggian  dalam waktu 20 menit. Pesawat ini adalah DA40 yang dimodifikasi dengan dua motor listrik Siemens  di hidung yang ditenagai oleh mesin diesel Austro Engine AE 300  atau dua baterai . Pesawat ini dapat terbang selama 5 jam dalam mode daya tahan atau 30 menit pada mode baterai.

 2019 
Pada Januari 2019, perusahaan rintisan AS Ampaire menggantikan mesin piston belakang Cessna 337 Skymaster (pesawat dorong-tarik) dengan motor listrik, untuk menerbangkan purwarupa pada rute komuter Hawaiian Mokulele Airlines yang dioperasikan menggunakan Cessna Caravan. Tujuh maskapai lain tertarik dengan konversi Caravan atau Twin Otter: Seattle Kenmore Air, Tropic Air Belize, Vieques Air Link yang berbasis di Puerto Rico, Southern Airways Express Memphis, Tennessee, Guernsey Aurigny dan Star Marianas Air yang berbasis di Kepulauan Mariana Utara, serta Norwegia. Penerbangan uji akan berlangsung pada rute 28 mil (45 km) selama 15 menit antara Bandara Kahului di Maui Tengah dan Bandara Hana di sisi Timur. Purwarupa pesawat hibrida melalui uji penerbangan publik pertama pada 6 Juni 2019, sebelum memasuki layanan yang direncanakan pada 2021. Personal Airline Exchange (PAX) menjadi pelanggan awal untuk Ampaire Electric EEL yang dimodifikasi Skymaster enam kursi, untuk disertifikasi pada tahun 2021, dengan pesanan untuk 50 unit ditambah 50 unit opsional.

Pada Maret 2019, UTC mengubah Bombardier Dash 8 Q100 39-kursi menjadi pesawat hibrida untuk penerbangan demonstrasi dari 2022 dalam Proyek 804-nya. Desain pesawat bertenaga  ini mirip dengan program Airbus E-Fan X, tetapi program ini bertujuan untuk mendapat sertifikasi dan produksi untuk penawaran komersial berikutnya. Satu turboprop  PW121 akan diganti dengan turbin gas  yang digabungkan dengan motor listrik dengan daya yang sama, ditenagai oleh baterai ion litium off-the-shelf untuk lepas landas dan memanjat. Turbin digunakan sendiri dalam terbang jelajah dan menggerakkan motor-generator untuk mengisi ulang baterai ketika sedang turun . Mesin yang dirampingkan beroperasi pada tingkat optimal untuk penghematan bahan bakar 30% lebih dari . Jangkauannya dikurangi dari 1.000 mil laut menjadi 600 mil laut (1.900 km menjadi 1.100 km) karena bobot kosong yang lebih tinggi dan kapasitas bahan bakar 50% lebih rendah.

Sebuah survei pada pertengahan Mei 2019 untuk UBS menunjukkan 38% orang Amerika dan Jerman mengatakan bahwa mereka mungkin akan terbang dengan pesawat hibrida-listrik, dan lebih dari 50% untuk anak usia 18-44 tahun. UBS berpikir pesawat hibrida untuk hingga sembilan penumpang melalui rute pendek di bawah  dapat tersedia mulai tahun 2022, dan 2028 untuk pesawat regional hingga rute penerbangan selama 1 jam. UBS memperkirakan pasar potensial untuk 16.000 pesawat listrik hibrida senilai $178–192 miliar selama 2028-40, sebagian besar dalam penerbangan umum, jet bisnis ringan dan pesawat regional dengan biaya operasi 20% lebih rendah daripada pesawat 50-70 kursi yang ada saat ini.

 2020 
Didukung oleh dana Bavaria, DLR dari Jerman memodifikasi satu dari dua Do 228 menjadi pesawat demonstrator hibrida. Penerbangan bertenaga listrik pertama direncanakan pada tahun 2020 dan penerbangan bertenaga hibrida pertama pada 2021, tampaknya dari Bandara Cochstedt. Mitra kerja sama termasuk MTU Aero Engine dan Siemens, dimana Rolls-Royce plc memperoleh unit penggerak listrik.

 2021 
Berlin-Brandenburg Aerospace Alliance adalah kelompok bisnis yang mencakup Rolls-Royce Dahlewitz, MTU Aero Engine, spesialis teknik penerbangan APUS dan Stemme. Kelompok ini merencanakan proyek  -i6, sebuah demonstrator pendorong listrik terdistribusi 19 kursi untuk terbang pada 2021 dengan tenaga turbodiesel, turbin gas, dan generator sel bahan bakar.

Terpisah dari i-6 ini, APUS i-5 akan menjadi pesawat uji boom kembar dengan tempat duduk tandem dan berat kotor 4 t (8,800 lb). Turbin Rolls-Royce 250 akan menggerakkan empat baling-baling listrik melalui baterai, generator, konverter, dan kontrol daya. Didukung oleh negara bagian Brandenburg di Jerman dan Universitas Teknologi Brandenburg, penerbangan seharusnya dimulai setelah 2021.

 Referensi 

 Pranala luar