钜大LARGE | 点击量:606次 | 2021年09月26日
电动飞机有望2030年问世 电池选材有难度
搭乘飞机时,所有的乘客都无一例外能听到飞机引擎巨大的轰鸣声,坐在靠窗位置的甚至还能清楚看到引擎。不远的将来,这种飞行体验即将得到改变,乘客将再也听不见、再也看不到飞机引擎,整个飞行旅程将十分安静、舒适。今年年底前,全球首架两座电力飞机将进行试飞,电力客机也有望在十几年内面世。
外观变得更加有未来感、引擎发动全靠电力
据英国广播公司报道,空中客车公司母公司欧洲宇航防务集团(近日宣布将从2014年一月一日起更名为空中客车集团)正在设计并开发一款采用电力驱动的飞机,其引擎由英国劳斯莱斯公司供应。
劳斯莱斯技术研发部总监里克·帕克说:传统的飞机看起来像根管子,只是外表多了一对翅膀和两个引擎。而这款尚在设计中的新型飞机外形将更加像一个真正的飞行器,引擎位置将从传统飞机的机翼下侧移至飞机尾部,内置在机身中;引擎数量也将从数个减至一个单一涡轮。这样的设计不仅使飞机的外观更具有未来感,也能显著减少机舱因空气阻力而受到的拖拽力。
与以往的电力驱动引擎完全不同,劳斯莱斯设想了一种全新的引擎,使用E-推力系统,即分开式电力系统。欧洲宇航防务集团首席技术官让·博蒂介绍说:尾部的涡轮确实与发电机相连,但却不会对飞机出现任何推力,纯粹只是为了驱动电力发动机。真正出现推进力的是位于机身两侧的6面涡扇。由于其大小远小于传统飞机的涡扇,因此这6面涡扇也是内置在机身中的,具体位置在两侧机翼的上方,每侧各3面。帕克说:我们不是在搞科幻,而是想在现有的技术条件下做出一些突破。
充电温度:0~45℃
-放电温度:-40~+55℃
-40℃最大放电倍率:1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
总体来说,这种飞机发动的基本原理类似于如今已经上市的混合动力汽车:用电池作为能源储存器,起飞时,飞机要的动力最大,电池和电力发动机将为涡扇机供应全部的动力;等平稳飞行时,电力发动机在保证涡扇动力的同时,可将一部分多余的电力储存进电池。
电池选材有难度、问世还需十几年
这款飞机采用了某些目前仍未成熟的技术,其中最关键的一项就是具有超导性的超导体。由于超导体几乎没有电阻,电流可以毫无阻力毫无损耗地在导线中形成强大电流,假如能飞机的发动机和电流储存器能用上这种材料,就可以更轻、更薄,机身重量就可以更轻。但超导一般都要保持在接近零下200摄氏度的条件下,最高也仅有零下175摄氏度,假如真的采用超导材料的话,飞机就要自备低温冷却系统。帕克说:目前已经发现的超导材料几乎都还在大学的实验室里,如何把它们做成电线和真实的设备,这就是我们下一步面对的挑战。
目前,欧洲宇航防务集团打算在一架小型两座飞机上试验其电力涡扇。这款小飞机翼幅达9米,使用两个锂铁电池,分别安装在两翼下方。根据设计,这架小飞机能以每小时160公里的速度飞行一个小时。今年年底前,这架小飞机有望进行试飞。
由于还受限于电池存储量、如何充电等问题,真正想在客运飞机上采用这种技术还要等上一段时间。帕克预计,距离真正问世不会太遥远了,也许是2030年吧。反正我相信,在我有生之年,我一定有机会搭乘一次。
相关链接
波音公司也有类似的项目正在研究混合动力飞机。波音与美国国家航天局合作,正在研发一款名为苏格电的油电混合动力飞机。这种飞机在起飞时还是使用传统燃油,起飞后将自动转为使用电力。在设计时,电池安放在飞机中部,可在登机口充电。
与传统飞机相比,波音设计的这款混合动力飞机消耗的燃油量可减少70%,总能源使用量有55%可靠电力供应。
波音公司指出,传统燃料燃烧的减少和绿色电力网格技术可以减少二氧化碳和一氧化二氮的排放量,混合动力电动推进器也可降低噪音。
上一篇:锂离子电池公司求解技术突破