Viện Fraunhofer về Hệ thống tích hợp và Công nghệ linh kiện của Đức đã phát triển một động cơ điện cỡ nhỏ, trọng lượng chỉ 94 kg nhưng cho công suất gần 1.000 mã lực, tương đương khoảng 746 kW. Thành tựu này được xem là một bước tiến đáng chú ý trong nỗ lực điện hóa ngành hàng không.

Theo TechRadar, ngày 16/4 theo giờ địa phương, mẫu thử đạt mật độ công suất 8 kW/kg. Mức này vượt xa động cơ xe điện phổ thông, thường chỉ ở khoảng 2-4 kW/kg, và cao hơn cả nhiều động cơ hàng không hiệu năng cao, vốn đạt khoảng 5-6 kW/kg.

Điểm gây chú ý là động cơ tạo ra mức công suất rất lớn trong một kết cấu có kích thước tương đương bình gas 12,5 kg. TechRadar cho biết Tesla Model S Plaid cần tới ba động cơ để đạt khoảng 1.020 mã lực, trong khi mẫu động cơ mới cho công suất tương đương chỉ với một thiết bị.

Hiệu năng này đến từ thay đổi đồng thời ở thiết kế kết cấu và hệ thống làm mát. Nhóm nghiên cứu đã thay dây quấn đồng truyền thống bằng dây quấn hairpin 4x3 pha, qua đó tăng lượng đồng có thể bố trí trong cùng một không gian.

Thiết kế này cho phép tăng dòng điện để nâng công suất, đồng thời cải thiện độ cứng cơ học và khả năng tản nhiệt.

Về làm mát, động cơ không sử dụng phương pháp làm mát bằng không khí như thông thường mà chuyển sang phun dầu trực tiếp. Giải pháp này giúp hạ nhiệt nhanh hơn và duy trì độ ổn định khi vận hành ở công suất cao.

Fraunhofer cho biết đây là yếu tố đặc biệt quan trọng với lĩnh vực hàng không, nơi các yêu cầu về không gian lắp đặt và khối lượng luôn rất khắt khe.

Vật liệu chế tạo cũng đóng vai trò đáng kể trong việc nâng hiệu suất. Động cơ sử dụng thép tấm NO15 dày 0,15 mm, mỏng bằng khoảng một nửa so với vật liệu thường dùng trong động cơ điện thông thường. Nhờ đó, dòng xoáy được giảm bớt, lượng nhiệt phát sinh ở tốc độ quay cao thấp hơn và hiệu suất vận hành được cải thiện.

Mẫu thử có thể đạt tốc độ khoảng 21.000 vòng/phút.

Để hướng tới ứng dụng trong hàng không, động cơ được tích hợp cấu trúc dự phòng an toàn. Thiết bị gồm bốn phần độc lập, mỗi phần có dây quấn, bộ nghịch lưu và hệ điều khiển riêng.

Nếu một phần gặp sự cố, ba phần còn lại vẫn có thể tiếp tục hoạt động. Cách thiết kế này phản ánh yêu cầu dự phòng cần thiết để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn trong ngành hàng không.

Dự án được triển khai trong khuôn khổ chương trình Clean Aviation của Liên minh châu Âu, thuộc Project Amber. Mục tiêu của dự án là cắt giảm ít nhất 30% lượng phát thải carbon của máy bay khu vực thông qua hệ thống đẩy điện lai sử dụng pin nhiên liệu hydro.

Động cơ này sẽ được kết hợp với động cơ turboprop Catalyst của Avio Aero. GE Aerospace cũng tham gia dự án.

Dù vậy, quá trình thương mại hóa vẫn còn nhiều thách thức. Khoảng cách kỹ thuật giữa một mẫu thử đã được kiểm chứng trong phòng thí nghiệm và phần cứng đủ điều kiện vượt qua quy trình chứng nhận hàng không vẫn còn rất lớn.

Khả năng pin nhiên liệu hydro cung cấp điện ổn định cho các tuyến bay khu vực cũng vẫn đang trong giai đoạn chứng minh.

Tuy nhiên, giới công nghiệp vẫn đánh giá đây là một bước tiến quan trọng của điện hóa hàng không. Việc kết hợp công suất cao, trọng lượng nhẹ, công nghệ làm mát và cấu trúc dự phòng trong cùng một hệ thống được cho là giúp rút ngắn khoảng cách tới ứng dụng thực tế của thế hệ hệ thống đẩy hàng không mới.