谈一谈,什么是航空电推进?
简单来说,航空电推进技术就是将电能转化为动能,驱动飞行器进行运动。利用燃料驱动的航空燃气涡轮发电机与电池组配合来产生或存储电能,通过涡轮和电动机的不同耦合方式来将电能转化为轴功率,从而驱动风扇或分布式风扇产生飞行器所需的动力。
谈一谈,为什么要发展航空电推进技术?
航空电推进技术能够让我们的旅程更清洁、更便宜、更舒适。
航空工业一直是全球工业中的碳排放大户,根据EDGAR(全球大气研究排放数据库)的数据,2020年国际航空业排放的由化石燃料燃烧产生的二氧化碳量约占全球总排放量的 1%。而航空电推进技术通过采用氢能、风能、光能等清洁能源,可以较少排放甚至不排放二氧化碳,从而有效减少对环境的影响,是航空业实现净零排放目标的主要动力解决方案之一。此外,由于获取电能的成本可以很低、甚至是零成本,而且电推进系统维护起来比较方便,使得飞行变得更加经济。最后,在将电能转化为动能的过程中,产生的噪声较小,这大大提高了旅程的舒适性。
既然有这么多好处,为什么还没有在日常生活中见到电推进飞机呢?
用目前的技术制造的电动飞机实在是太重了,并且还需要额外的重量和能量用来冷却工作部件,因此效率非常低下。航空电推进领域的各个方向,包括电动机、转换器、断路器、电池和冷却系统等技术,仍面临着一些重大的难题等待我们去攻克,以保持部件冷却、并且最大限度地减少重量和热量损失。
谈一谈,航空电推进技术现在已经取得了哪些成就?
2024 年 2 月,峰飞航空科技公司采用纯电动力的5座eVTOL航空器盛世龙,完成了从深圳蛇口邮轮母港飞至珠海九洲港码头的行程,将单程2.5到3小时的地面车程缩短至20分钟。航空器长11.6米、翼展14.5米,安装有13个螺旋桨,最大起飞重量2,000公斤,最大载荷350公斤,最大航程250公里,最大巡航速度200公里/小时,载客能力4座+1飞行员。这是全球首次跨海跨城eVTOL电动垂直起降航空器航线的公开演示飞行,往返行程超过100公里。
2024 年3月,空客纯电动4座eVTOL CityAirbus NextGen全尺寸原型机在位于德国多瑙沃特的Citybus测试中心首次亮相。它采用八个电动螺旋桨作为分布式推进系统,重达2吨,翼展12米,时速120 千米,航程80千米。
此外,无人机发动机制造商UAVHE公司发布了功率48kW的混合电推进系统RW1-300C,Kite公司推出功率120kW的KM-120航空电动机,UEC 联合发动机制造集团在 2023 年俄罗斯工业展览会上展示了功率500kW的混合电推进装置验证机,NASA、GE、赛峰等诸多科研机构和国际企业也都在航空电推进的各个关键技术领域开展了大量的研究和实验工作。
虽然,由于航空飞行对动力的苛刻需求,航空电推进技术仍面临着诸多挑战需要克服。但是,目前的研究成果已经初露锋芒,展现出了巨大的发展潜力。随着技术研究的不断深入,实用的航空电推进技术将越来越成熟,为我们的飞行旅程带来革命性的变革。