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Dec 13, 2023

Der FusionFlight-Mikroturbinengenerator bietet Leistung in einem sehr kleinen Paket

Von Mike Brezonick22. Dezember 2022 Eine der beständigen Aufgaben für Ingenieure ist a

Von Mike Brezonick22. Dezember 2022

Eine der beständigen Aufgaben für Ingenieure ist einfach: Wie man die meiste Leistung im kleinsten und leichtesten Paket liefert. Jetzt hat ein texanisches Unternehmen ein Generatorsystem entwickelt, das 8 kW liefern kann und dabei etwa den gleichen Platz wie ein Werkzeugkasten einnimmt.

Der Ende letzten Jahres auf den Markt gebrachte ARC-Mikroturbinengenerator von FusionFlight war ursprünglich im Wesentlichen als alternative Energiequelle für Drohnen konzipiert. Dem CEO des Unternehmens, Alex Taits, wurde jedoch klar, dass es aufgrund seines hohen Leistungsgewichts und seiner kompakten Abmessungen auch für viele andere Veranstaltungsorte geeignet ist.

„Ursprünglich wurde der ARC für große elektrische Drohnen entwickelt, um die schweren Lithiumbatterien zu ersetzen“, sagte Taits. „Dadurch können die Drohnen die hohe Energiedichte des Kerosintreibstoffs nutzen und die Reichweite/Ausdauer deutlich erhöhen.“

„Später wurde klar, dass das ARC auch als Hilfsantriebseinheit (APU) für große Treibstoffflugzeuge oder als Notstromquelle bei Naturkatastrophen gute Einsatzmöglichkeiten bietet.“

Der ARC-Generator basiert auf einer zweistufigen Mikroturbine mit einer maximalen Betriebsgeschwindigkeit von 130.000 U/min – eine zu hohe Eingangsgeschwindigkeit, als dass ein Generator sie bewältigen könnte.

„Das ARC nutzt zwei Methoden, um die Drehzahl zu senken“, sagte Taits. „Zuerst wird die Turbine der zweiten Stufe von der ersten abgekoppelt, was zu einer erheblichen Reduzierung führt. Von dort aus wird ein hochmodernes Getriebe verwendet, um die Drehzahl auf ihren Endwert zu senken. Durch dieses Getriebe wird flüssiger Kraftstoff zirkuliert Halten Sie es während des Betriebs kühl.

Das Getriebe liefert seinen Ausgang an einen leichten, leistungsstarken dreiphasigen bürstenlosen Generator, der zusammen mit der Leistungselektronik 8 kW 25 bis 84 V Gleichstrom an zwei M6-Klemmenanschlüsse liefert. Für einen höheren Leistungsbedarf können mehrere Generatoren parallel geschaltet werden, so das Unternehmen.

Darüber hinaus bietet FusionFlight verschiedene Arten externer elektronischer Module an, darunter Abwärts- und Aufwärtsregler und Wechselrichter, um verschiedene Arten von Wechselstromlasten anzutreiben, beispielsweise Standard-Haushaltsgeräte. Der Wechselrichter könne auch mit einem Ladegerät gekoppelt und als Range Extender für Elektrofahrzeuge genutzt werden, sagte Taits.

Das Gerät verfügt über einen bürstenlosen Startermotor, der von einer kompakten Lithium-Eisenphosphat-Batterie angetrieben wird. Sobald die ARC die Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat, wird die Batterie mithilfe der integrierten Ladeschaltung wieder aufgeladen.

Die Komponenten des ARC sind in einem Gehäuse aus Aluminium und Kohlefaser verpackt, das 510 mm x 270 mm x 168 mm lang, 10,6 Zoll breit und 6,61 Zoll hoch ist und 9 kg wiegt. .

Der ARC-Generator verfügt nicht über einen eigenen integrierten Kraftstofftank, sondern verwendet stattdessen ein integriertes Kraftstoffmodul mit Pumpen sowie Zu- und Rücklaufanschlüssen, die Kraftstoff aus den entfernten Kraftstofftanks des Benutzers beziehen. „Dadurch können wir einen sehr kompakten Generator bauen, der sich hervorragend an eine Vielzahl von Anwendungen anpassen lässt“, bemerkte Taits.

FusionFlight bietet auch Kraftstofftanks mit einer Größe von 5 bis 105 Gallonen an. (20 bis 400 l). Das Gerät kann mit einer Vielzahl flüssiger Kraftstoffe betrieben werden, darunter Diesel, Kerosin und Jet-A, gemischt mit 5 % Turboöl zur internen Schmierung.

Die ARC-Mikroturbine verfügt über keine integrierten Steuerungen, sondern alle Betriebsfunktionen können über eine kabelgebundene, entfernte Steuerung oder App aufgerufen werden (siehe Video von FusionFlight unten). „Die Bluetooth-App steuert alle Aspekte der Turbine“, sagte Taits, „einschließlich der automatischen Startsequenz, der Drosselung, der automatischen Abkühlung sowie aller anderen Funktionen wie Kraftstoffbefüllung und Diagnose.“

Einer der auffälligsten Aspekte des ARC ist, dass er erhebliche Schallemissionen erzeugt – 100 dB(A). „Der Geräuschpegel ist auf jeden Fall hoch“, bemerkte Taits. „Aber die ursprünglichen Anwendungen für das ARC betrafen hauptsächlich Flugzeuge, daher war dies kein großes Problem. Der Einsatz zu Hause während eines Stromausfalls scheint aufgrund des Lärms unwahrscheinlich, aber wir entwickeln derzeit Möglichkeiten, den Lärmpegel zu verringern, und prüfen mehrere.“ Wege einschließlich Einlass-/Auslasskanälen sowie aktiver Geräuschunterdrückung“

Außerdem erzeugt das Gerät im Betrieb erhebliche Wärme. „Die speziell entwickelten Abgasrohre vermischen tatsächlich die Turbinenabgase mit atmosphärischer Luft, um die Temperaturen auf etwa 500 °C (932 °F) zu senken“, sagte Taits. „Es ist immer noch zu heiß, als dass jemand es berühren könnte, aber da das ARC aus der Ferne betrieben werden kann, glauben wir nicht, dass dies ein Sicherheitsproblem darstellt.“

„Wir bieten auch maßgeschneiderte Abluftkanallösungen an, um die spezifischen Anwendungen und Sicherheitsanforderungen des Kunden zu erfüllen.“

Der Verkauf des ARC-Mikroturbinengenerators wird direkt über FusionFlight von seinem Hauptsitz in Dallas aus abgewickelt.