与Volt电动车同技术 飞机也将搭载混合动力系统

2013-08-16 19:02:51来源: 第一财经周刊

    如果你认为油电混合动力汽车已经不稀奇的话,那么飞机呢?

  一个多月前,一架名为DA36E-Star2的滑翔机出现在奥地利维也纳的新城机场,完成了一小时的首航。它由西门子、钻石飞机公司和欧洲宇航防务集团(空客的母公司)共同研发,它采用串联式混合电力驱动系统,充满电并加满油后,能够不间断地飞行900公里。

  这种可以延长续航里程的混动技术已经被广泛应用于汽车领域,雪佛兰Volt增程型电动车采用的就是这种技术。与雪佛兰Volt的技术原理相同,DA36 E-Star2飞机的串联式油电混合动力系统,也是将发动机、发电机和电动机这三部分动力总成串联在一起,由发动机驱动发电机发电,电能被存储到电池中,再由电动机通过变速装置驱动飞机的螺旋桨。在这种设计下,飞机在起飞和降落时完全不用内燃机,主要靠装载在机翼上的电池来驱动;而当飞机在空中进入巡航状态时,飞机搭载的燃油驱动发动机将为电池充电。

  对航空行业而言,这也被视为一个重大进步。虽然油电混合动力技术目前还只是用在小型飞机上,但就在几年前,用电池驱动飞机还仅仅存在于设想之中。西门子混合飞机项目主管Frank Anton预测,2020年之内有可能出现4座混合动力飞机,19座的混合动力飞机则要到2020年之后。

  只有真正的大型油电混合客机的出现,才意味着油电混合这一技术在航空领域的商业化—这也是目前最现实的“环保飞机”的技术方案。而随着DA36 E-Star2的成功试飞,未来出现载客量百人以上的混合动力商用飞机已经不是异想天开了。

  在2013年巴黎航空展上,欧洲宇航防务集团(EADS)和航空发动机制造商Rolls-Royce公司联合公布,将研发混合动力概念机型E-Thrust客机。它可以搭载120名旅客飞行2小时,目标是在2050年推出。两家公司表示,E-Thrust客机与现代客机相比,能减少75%的二氧化碳排放。

  在公布的概念图中,E-Thrust的两侧机翼下方共装有6个电动涡轮扇叶,为飞机提供推进力。飞机搭载了以生物燃料为动力的大型发电机,产生的电力被存储在机身中部的电池组中,用于驱动6个电动涡轮扇叶。当E-Thrust飞机起飞及爬升时,机翼下方的6个涡轮扇叶靠电池产生驱动力;在巡航高度,飞机发动机开始运转,并对电池进行充电;另外在飞机下降处于滑翔状态时,涡轮扇叶也能够为电池补充电力。

Volt电动车混动技术,搭载在飞机上一样用!

  混合动力机型E-Thrust客机概念图

  波音公司提出的Sugar Volt混合动力概念机更为大胆一些。它的目标是让这款新型飞机在2035年飞上蓝天,能够搭载154名旅客,最大航程达到6480公里,要比现今的客机节省70%的燃油,氮氧化物排放减少75%。这个概念机型有着比现有的客机更大的翼展—长达61米,能带来更大的升力。

  与DA36 E-Star2和E-Thrust稍有不同,Sugar Volt采用的是并联式油电混合动力技术,在驱动扇叶的轴上加装了一个电动马达,在起飞时由燃油引擎和电池共同为飞机提供动力。这样做的目的是当飞机起飞时,由电池增加的额外推力能缩短起飞时间,同样达到环保目的。一旦飞机达到巡航高度,它就可以完全切换到电池供电的模式,以降低燃油消耗和氮氧化物的排放。飞机在执行飞行任务前,可以在机场进行充电。

  虽然将传统引擎和电动机、发动机结合的全集成驱动技术在不断进步,驱动系统变得更轻、效率更高,但电池的存储能力目前仍是制约大型混合动力飞机发展的瓶颈。

  波音公司Sugar Volt研究小组的一份报告指出,技术人员要求每千克电池能提供的能量为750瓦特/小时,但目前最好的电池,每千克只能提供180瓦特/小时。如果安装过多电池模块,会导致飞机的重量增加。

  为此一些电池公司正在研发高性能的产品,欧洲宇航防务集团研发的一种新型电池,每千克可以存储1000千瓦时电能,相当于传统锂电池的5倍。这个产品目前仍在开发,对此的一个乐观估计是,或许不用等到2050年,混合动力飞机就能用上性能良好的电池。再仔细想想的话,它应该也能带动电动汽车的发展。

  就目前而言,混合动力技术在汽车行业已经被证明是一种行之有效的环保技术,而它在航空领域也应该有着广阔的前景。虽然我们还无法做到完全脱离矿物燃料,但新技术的涌现可以推动交通运输业在环保方面不断进步。在更靠谱的方案出现以前,我们还是期待混合动力客机早日投入商用吧。

关键字:技术  飞机  搭载

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0816/article_7705.html
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