談一談,什么是航空電推進(jìn)?
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),航空電推進(jìn)技術(shù)就是將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,驅(qū)動(dòng)飛行器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。利用燃料驅(qū)動(dòng)的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)與電池組配合來(lái)產(chǎn)生或存儲(chǔ)電能,通過(guò)渦輪和電動(dòng)機(jī)的不同耦合方式來(lái)將電能轉(zhuǎn)化為軸功率,從而驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇或分布式風(fēng)扇產(chǎn)生飛行器所需的動(dòng)力。
談一談,為什么要發(fā)展航空電推進(jìn)技術(shù)?
航空電推進(jìn)技術(shù)能夠讓我們的旅程更清潔、更便宜、更舒適。
航空工業(yè)一直是全球工業(yè)中的碳排放大戶,根據(jù)EDGAR(全球大氣研究排放數(shù)據(jù)庫(kù))的數(shù)據(jù),2020年國(guó)際航空業(yè)排放的由化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳量約占全球總排放量的 1%。而航空電推進(jìn)技術(shù)通過(guò)采用氫能、風(fēng)能、光能等清潔能源,可以較少排放甚至不排放二氧化碳,從而有效減少對(duì)環(huán)境的影響,是航空業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的主要?jiǎng)恿鉀Q方案之一。此外,由于獲取電能的成本可以很低、甚至是零成本,而且電推進(jìn)系統(tǒng)維護(hù)起來(lái)比較方便,使得飛行變得更加經(jīng)濟(jì)。最后,在將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程中,產(chǎn)生的噪聲較小,這大大提高了旅程的舒適性。
既然有這么多好處,為什么還沒有在日常生活中見到電推進(jìn)飛機(jī)呢?
用目前的技術(shù)制造的電動(dòng)飛機(jī)實(shí)在是太重了,并且還需要額外的重量和能量用來(lái)冷卻工作部件,因此效率非常低下。航空電推進(jìn)領(lǐng)域的各個(gè)方向,包括電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器、斷路器、電池和冷卻系統(tǒng)等技術(shù),仍面臨著一些重大的難題等待我們?nèi)スタ?,以保持部件冷卻、并且最大限度地減少重量和熱量損失。
談一談,航空電推進(jìn)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)取得了哪些成就?
2024 年 2 月,峰飛航空科技公司采用純電動(dòng)力的5座eVTOL航空器盛世龍,完成了從深圳蛇口郵輪母港飛至珠海九洲港碼頭的行程,將單程2.5到3小時(shí)的地面車程縮短至20分鐘。航空器長(zhǎng)11.6米、翼展14.5米,安裝有13個(gè)螺旋槳,最大起飛重量2,000公斤,最大載荷350公斤,最大航程250公里,最大巡航速度200公里/小時(shí),載客能力4座+1飛行員。這是全球首次跨??绯莈VTOL電動(dòng)垂直起降航空器航線的公開演示飛行,往返行程超過(guò)100公里。
2024 年3月,空客純電動(dòng)4座eVTOL CityAirbus NextGen全尺寸原型機(jī)在位于德國(guó)多瑙沃特的Citybus測(cè)試中心首次亮相。它采用八個(gè)電動(dòng)螺旋槳作為分布式推進(jìn)系統(tǒng),重達(dá)2噸,翼展12米,時(shí)速120 千米,航程80千米。
此外,無(wú)人機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商UAVHE公司發(fā)布了功率48kW的混合電推進(jìn)系統(tǒng)RW1-300C,Kite公司推出功率120kW的KM-120航空電動(dòng)機(jī),UEC 聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)在 2023 年俄羅斯工業(yè)展覽會(huì)上展示了功率500kW的混合電推進(jìn)裝置驗(yàn)證機(jī),NASA、GE、賽峰等諸多科研機(jī)構(gòu)和國(guó)際企業(yè)也都在航空電推進(jìn)的各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域開展了大量的研究和實(shí)驗(yàn)工作。
雖然,由于航空飛行對(duì)動(dòng)力的苛刻需求,航空電推進(jìn)技術(shù)仍面臨著諸多挑戰(zhàn)需要克服。但是,目前的研究成果已經(jīng)初露鋒芒,展現(xiàn)出了巨大的發(fā)展?jié)摿?。隨著技術(shù)研究的不斷深入,實(shí)用的航空電推進(jìn)技術(shù)將越來(lái)越成熟,為我們的飛行旅程帶來(lái)革命性的變革。