空客、劳斯莱斯和西门子三大巨头密谋混合动力飞机,2020年首飞

李振梁·2017-11-30 08:11
飞机电动化是未来的趋势。

电动化是未来的一大趋势。现在,不仅电动汽车、混合动力汽车风生水起,一些公司也在考虑将飞机电动化。

近日,空客、劳斯莱斯和西门子三大制造业巨头,宣布合作开发混合动力飞机。

全球多个国家都出台了2030年左右禁售燃油车的新政。虽然航空业尚未有这样的禁令,但是交通电动化是大势所趋,大型公司需要未雨绸缪。

三家公司宣布,要共同开发一款50-100人座的单通道混合动力式客机,计划在2020年完成地面测试后首飞,到2030年量产上市。

这款飞机名为“E-Fan X”,以英航BAE 146型四引擎支线飞机为原型。它计划将四台燃油发动机的其中一台,换成2兆瓦功率的电动涡扇发动机。

 一旦系统成熟,将会再增加一台电力发动机。由于现有电池的重量太大,全电动飞机对现有技术的挑战太大了,因此需要逐步推进。

在三家公司的分工配合上,如图所示,空客将负责混合动力推进系统的控制架构、电池,机身和飞行控制系统的整合;劳斯莱斯负责生产涡扇发动机、2兆瓦发电机和电子设备;西门子提供2兆瓦电动机、电子控制单元、变频器、DC-DC转换器和配电系统等。

在该项目中,测试飞机的目标,是探索高功率推进系统所面临的挑战,如热效应、电推力管理、高度和动态对电力系统的影响,以及电磁兼容性问题。与此同时,该项目还将帮助培养新一代的设计师和工程师,使混合动力商用飞机离现实更近一步。

飞机电动化可以更好地保护环境,减少对化石燃料的依赖,是未来的一种趋势。欧盟委员会规定,航空业到2050年应实现二氧化碳减排60%、氮氧化物减排90%、噪音减少75%,仅靠现有技术无法达标,电动化则是一种选择。

混合动力飞机可以减少二氧化碳的排放,同时也会让飞机更安静,减少噪音。

劳斯莱斯CEO Paul Stein表示,更安静、更清洁的混合动力系统,将使机场更靠近城市地区。这有可能将运输从铁路转移到空中,并有机会连接任何两个城市。

此外,这还可以节省能源。空客飞行演示部门主管Mark Counsin估计,采用混合动力可以节约燃油达10%。

在节约能源方面,波音公司的一次试验可以提供实例的证明。

2014年,剑桥大学的研究人员和波音公司进行过一次混合动力飞机的测试。试验的飞机是商用的轻型单座飞机,采用4冲程活塞发动机和电动马达的混合动力系统,在本田的引擎基础上开发而成,加入了16个大型锂聚合物的电池组,安置在机翼特殊的隔室里。

在北汉普顿的一系列飞行试验中,该飞机会在1500英尺的高度上飞行数分钟,结果证明比仅使用燃料的飞机减少30%的能源消耗。

在混合动力飞机的研发上,除了空客之外,波音和NASA也在齐头并进。

波音今年4月投资了Zunum Aero公司,这是一家致力于开发油电混合动力飞机的初创公司。近期,波音宣布将加大对该公司的投资。Zunum Aero曾表示,有望在2022年生产混合电动飞机。

NASA也研发一款混合动力飞机。这款概念飞机看起来与波音737相似,但是在机翼上安装了较小的涡轮发动机,利用其提供部分推进力。NASA称,研究人员预计这种设计能够将燃油效率提升10%。

航空业的几大巨头都入场了,混合动力飞机的赛道也开始热闹起来。或许这将称为交通领域的另一个风口。

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