У побутових пристроях на землі літій-іонні батареї - саме звичайна справа: мобільні телефони, портативні комп'ютери, медіаплеєри і фотоапарати працюють від акумуляторів такого типу, і вельми успішно. Але ось в повітрі, на жаль, не все так добре, і проблеми з Boeing 787 тому черговий доказ.
Наша сеть партнеров Banwar
До
оммерческіе літій-іонні батареї з'явилися далеко не вчора, і причини їх популярності лежать на поверхні: вони мають дуже велику ємність на одиницю об'єму і маси, а просто кажучи, при заданій потужності менше і легше інших типів акумуляторів Крім того, літій-іонні батареї не мають «ефекту пам'яті» і їх не треба повністю розряджати до кінця перед перезарядженням. Але за все доводиться платити: літієві акумулятори менш довговічні, але, головне - пожежонебезпечні!
Пожежонебезпека виникає з наявності в акумуляторі катода, зробленого з літій-кобальтового оксиду LiCoO2. При досить невеликому нагріванні (понад 130 градусів Цельсія) літій-кобальтові оксид починає розкладатися з виділенням кисню, який починає активно випалювати полімерний електроліт. Температура ще більш підвищується, процес починається в сусідніх осередках акумулятора, і починається ланцюгова реакція, яка йде до повного вигоряння батареї. Цей процес називається термічним розгоном батареї і закінчується для неї вкрай сумно. Початися же він може через сущої дрібниці - надмірного заряду батареї, що викликає її розігрів.
Зрозуміло, в кожному пристрої, що використовує літій-іонні батареї, стоять керуючі її зарядкою мікросхеми, які повинні не допускати перегріву батареї. В цілому ці мікросхеми працюють цілком надійно - адже ваш мобільник жодного разу не вибухав, і у всіх ваших знайомих теж. Але це тому, що акумулятори для них виробляються гігантськими партіями, а технологія їх виробництва відпрацьована до досконалості - хоча кажуть, що вибухає-таки кожна з п'яти мільйонів батарей. Але от коли справа доходить до виробництва більш специфічних батарей малими партіями, в ході їх експлуатації можуть мати місце неприємних сюрпризів. Мабуть, саме дефект батарей викликав їх загоряння на борту японських «Дрімлайнер», що в кінцевому підсумку призвело до заборони на польоти літаків цього типу в США (на такий крок FAA пішла вперше з 1979 року!), І пізніше по всьому світу. «Боїнг» був змушений призупинити виробництво літаків і почати розбиратися з батареями.
Звичайно, інженери знали про можливість самозаймання батарей, в тому числі і з даних по авіаційних пригод. Навіть просто перевезення таких батарей привела свого часу до займання трьох транспортних літаків, а з 33 випадків загоряння акумуляторних батарей на борту літаків, зафіксованих FAA з 2009 року, в 80% випадків були винні саме літій-іонні пристрої.
Існують більш безпечні акумулятори, наприклад широко використовуються в авіації нікель-кадмієві, але вони важче (приблизно в два рази) літієвих при заданої ємності. Для електричного «Дрімлайнер» маса батарей штука досить критична, оскільки їх там дві 32-вольтів виробництва японської GS Yuasa - головна в районі кабіни, що забезпечує електропостачання при пуску літака, проведенні наземних операцій, таких як заправка та буксирування, а також для аварійного живлення гальмівної системи, і хвостова для запуску ВСУ і аварійного постачання приладового обладнання до виходу в потік крильчатки генератора.
Природно, для потенційно небезпечних батарей були розроблені численні запобіжники, але не допомогло. І ось тепер через цю економії доведеться нести багатомільйонні збитки.
Г
лавная питання: що робити? Розслідування триватиме досить довго і може призвести до різноманітних і вкрай неприємним відкриттям, а від них - до ще більш неприємних наслідків. Благо прецедент був.
У 2010 році почалися поставки замовникам новітнього бізнес-джета «Цессна» - Citation Jet 4. Крім усього іншого, це був перший літак, штатно оснащений літій-іонними батареями як основним джерелом харчування при вимкнених двигунах. Це підносилося як досягнення, проте вже через рік «Цессна» в ньому розкаялася: сталося загоряння батареї. Причини в точності так і залишилися невідомі громадськості, про них особливо не поширювалися ні авіабудівники, ні розробник технології батареї - компанія A123 (реальним розробником конкретної батареї є Cessna; за даними FAA, стався перегрів батареї наслідок надмірної зарядки після приєднання літака до наземного джерела живлення, але як і чому - невідомо). Зате наслідки були: FAA зажадала замінити літієві батареї на що завгодно, хоч свинцеві, «Цессна» це оперативно зробила, і скандал вдалося зам'яти. Цікаво, що батареї A123 були звичайними літій-іонний, де катод зроблений з літій-кобальтового оксиду, а більш сучасними літій-фосфатними, катод яких набагато стійкіший до нагрівання, а сама батарея помітно менше схильна до термічного розгону. Проте батареї з літаків зняли - хоча до цього вони пройшли сертифікацію FAA ...
У світлі цього можна передбачити, що «Боїнгу» доведеться в кінці-кінців також змінювати батареї. Малоймовірно, що це будуть якісь нові літієві: з ними тепер жодна авіакомпанія, принаймні найближчим часом, літак не візьме, навіть якщо вони в підсумку виявляться Супербезпечний. Отже, нікель-кадмієві, але для їх установки доведеться міняти технічну документацію літака, проводити додаткові сетріфікаціонние випробування, втрачати час і гроші, в той час як вже вироблені півсотні літаків залишатимуться на землі і приносити збитки авіакомпаніям. Навіть якщо залишити літієві, без змін, наприклад, в протипожежної системі все одно не обійтися.
В
Тоді як одні експерти кажуть, що історія з батареями може затягнутися на рік, заокеанські колеги «Боїнга» вірять, що він швидко впорається з проблемою і вона не призведе до змін у замовленнях на цей літак. На перший погляд, така позиція «Ербас» здається дивною - їм би радіти, що у конкурентів проблеми (не показуючи з пристойності цього на людях). Але на ділі ситуація складніша - труднощі з 787 мають пряме відношення до А350.
На цьому новітньому європейському літаку також проектом передбачено використання літій-іонних основних батарей, правда, виробник їх інший - Saft ( ТОВ «Трейс-Р» - представник в країнах СНД ). На новому «Ербас» споживачів енергії акумуляторів менше, ніж на «Дрімлайнер» (наприклад, аварійне гальмування забезпечується не електрикою, а гідравлікою), тому і батарей ємність менше. Взагалі чим більше батарея, тим більше в ній електроліту, тим більше виділяється енергії при його окисленні, і тим пожежонебезпечного батарея. Європейці зробили свої «банки» ще й з менш щільним компонуванням елементів, що в теорії зменшує ризик розвитку термічного розгону в порівнянні з максимально компактифицированного японської батареєю, але тепер на практиці доводити це європейському авіагігантів не хочеться. Тому «Ербас» дуже уважно стежить за розслідуванням подій з «Дрімлайнер» і розглядає можливість заміни літієвих акумуляторів на А350 на традиційні нікель-кадмієві. Але хоча, на відміну від «Боїнга», перший дослідний А350 навіть ще не зібраний до кінця, європейці пророкують, що заміна типу акумулятора в умовах щільної компоновки літака і політики ваговій економії може вилитися в затримку програми на кілька місяців. Плюс повернуться проблеми з «ефектом пам'яті», що зменшує термін служби батареї, іншими складнощами з експлуатацією, і, нарешті, з яку дуже любив в Європі екологією - кадмій в акумуляторах з природою, м'яко кажучи, не дружить.
В таких умовах пожежа в будинку сусіда зовсім не радує, оскільки може перекинутися і на власний. Хоча на «Ербас» впевнені, що їх акумулятори будуть менш небезпечними, ніж боїнгових (в тому числі завдяки кращій системі вентиляції, що видаляє продукти горіння з літака), з упевненістю сказати, що вони абсолютно безпечні, ніхто не може. А перепроектувати все так не хочеться ...
Літій-іонні батареї коштують ще на одному літаку «Ербас» - і це гігант А380. Там вони відповідальні за аварійне освітлення, і до сих пір ніяких проблем з ними не було. Але і тут краще б з «Боїнгом» все було добре - а то раптом доведеться міняти.
«Ербас» не єдиний, хто схрестивши пальці стежить за розвитком батарейного скандалу. Компанія Gulfstream також побоюється, що історія з «Дрімлайнер» не пройде для неї дарма. Адже і основна батарея на G650, і аварійні для харчування бортового обладнання - літій-іонні. Цікаво, що вони розроблені компанією Securaplane Technologies Inc., яка робила зарядний пристрій для 787, яке також теоретично може бути причиною загоряння батарей на «Дрімлайнер».
На новому цессновском Citation Ten також повинні стояти літій-іонні батареї. Справедливості заради треба сказати, що батареї для Citation ще тільки розробляються, а перший G650, зданий замовнику в кінці минулого року, оснащений звичайними нікель-кадмієвих акумуляторами, хоча літієва батарея і отримала (як і у випадку з батареєю «Дрімлайнер», за «особливими правилами ») сертифікацію FAA. У будь-якому випадку, навіть для таких порівняно невеликих літаків відмова від літієвих батарей призведе до зростання маси кілограм на сто, що несприятливо позначиться на їх льотних даних і економічності. Про втрату грошей на розробку і говорити не варто.
А на літаках АОН можливу заборону літієвих батарей ніяк не позначиться і в майбутньому. Причина до банальності проста: при невисокій потрібної потужності батарей виграш в масі при переході від нікель-кадмію до літію становить кілограм десять від сили, але за ці кілограми доведеться заплатити уп'ятеро більше грошей, ніж за звичайну батарею. Але ось для електричних літаків і інших подібних іграшок на кшталт гібридних авіаційних двигунів відмова від літій-іонних батарей може виявитися критичним.
Ч
то стосується розробників батарей, то для них можлива відмова авіації від літієвих батарей хоча і буде ударом, але невеликим - залишаються наземні додатки їх продукції, і число їм легіон. Проте вже ведуться роботи зі створення негорючих літієвих батарей з електролітом, який буде неподвержен швидкого окислення. Над цим працюють багато великих компаній, поки результатів немає, але, будемо сподіватися, вони таки будуть досягнуті, і позитивні. Все-таки ніж батарея легше, тим вона зручніше ...
А ще зручно, коли ця сама батарея знаходиться в доступному місці. Саме тому немає ніяких заборон на використання пристроїв з літій-іонними батареями в салоні літака - хоча в багаж здавати їх вкрай не рекомендується. Адже якщо на руках у пасажира або навіть в пілотської кабіни загориться який-небудь «Айпад», джерело загоряння легко локалізується і усувається, на відміну від багажного відсіку або фюзеляжних стійок з обладнанням. Рекомендовано для гасіння батарей використовувати газ або навіть воду (хоча остання не допоможе доти, поки батарея нічого вигорить дотла через те, що залити воду в корпус батареї неможливо). Також спеціально для випадків загоряння портативних пристроїв виробляються спеціальні вогнетривкі мішки, в які можна швидко сунути задимів пристрій і спокійно продовжувати політ. Такі мішки вже нерідкі в кабінах американських авіалайнерів, але випадків їх практичного використання поки не відмічено.
Мабуть, час літій-іонних батарей в авіації ще не пробило і, як побоювалися ще в кінці минулого року фахівці, стався інцидент, який зупинить на деякий час роботи і над новими авіаційними батареями, і над стандартами безпеки на них. Але, можливо, справа все-таки в окремому дефекті і справа закінчиться відкликанням бракованої партії і жорсткістю вимог до якості? Доведеться чекати результатів розслідування ...
Але, можливо, справа все-таки в окремому дефекті і справа закінчиться відкликанням бракованої партії і жорсткістю вимог до якості?