赛峰集团:航空电气化未来 开启航空历史新篇章

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今天所要推送的这篇内容,将带大家了解航空电气化的三种不同应用模式,其中就包括了上期介绍的“空中的士”及其潜在应用架构。

我们如何将应对可持续发展的挑战?

如何通过减少对环境的影响

使空中交通增长能够被接受?

如何整合正在进行的深刻技术变革?

让电气化成为航空史上的最新趋势!

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在过去几十年中,非推进功能不断电气化推动了飞机与直升机的发展,而推进系统的电气化将带来一场革命:一种彻底革新的飞机设计方式,包括空气动力甚至是运营模式。

针对电推进系统进行的创新和研究项目预示着未来几十年航空航天领域将发生根本的转变,不仅飞行器的外形将更加多样化,如何对其进行利用也将趋于多样化。这种多样性在很大程度上取决于电力作为推进力主要能源的程度。

某些飞机将使用微型混合动力(micro hybridization):即现在的燃烧式发动机与小型智能电动机的组合,如目前汽车中常见的启停系统。赛峰集团为空客直升机公司Racer高速旋翼验证机研发的推进系统就是类似系统。该技术可以让飞行员在巡航阶段关闭两台发动机中的其中一台。在必要时——例如,着陆时,或飞行员需要提速或执行紧急机动飞行时——电动机可全功率重新启动发动机。

完全混合动力(Full hybridization)将涉及到开发更强大的系统,将燃烧式发动机与发电机相结合,可直接为飞机提供升力和前进推力,并为其非推进功能提供动力。

最终目标将是全电推进,即传统燃烧式发动机完全被纯电源系统代替。

由成熟的行业参与者和创业公司共同领导的越来越多项目正在世界各地推进,以探索众多的可能性。赛峰集团正在采取务实的创新方法。集团正在开发和提供新的需求响应解决方案,从传统飞机的电气化到用于多旋翼垂直起降机(VTOL)等新平台概念的推进系统。

近期目标是测试和改进这些技术,以便我们在长期能够为各类型商用飞机提供可靠、多功能和高性能的解决方案。

为什么要转为电推进?

混合动力或全电推进具有显著优势:

1.>>>增强性能<<<

最新一代燃烧式发动机已取得了巨大的技术进步,通过优化架构、材料和涂层来提高性能,可实现进一步跨越。而混合动力设计是减少重量、燃料燃烧和环境影响的另一种方式,尤其是避免了在设计主燃烧式发动机时需要满足最大功率(如起飞时功率)的要求。

2.>>>更可靠的运营<<<

多电架构更稳健,所需的维护更少。智能电子管理使其能与新的数字技术更兼容,数据采集与分析更加自动化,飞行更优化,故障预测与管理也更加优化。

3.>>>新市场<<<

通过增加电动机的数量,某些架构(如多旋翼垂直起降)本质上更安全,可在城市和郊区开辟一系列新用途。而其手动协助或全自动操作的特性将使更多人收益于这种飞行器。

电推进架构及其应用

赛峰集团正在为众多类型的平台开发电推进技术——其中一些平台预示着一种新的民用航空方式的出现。通过采用相同的技术构建???,赛峰集团旨在满足广泛的市场需求。

赛峰预测的新空中交通市?。?0年内将产生50000-100000架在役飞机。

针对电推进飞机目前可能的应用,如空中的士、货物无人机、通航飞机,赛峰集团分别提供三种推进架构:分布式混合电动推进、全电动推进和串联型 / 并联型部分混合动力推进系统。

1.>>>空中的士<<<

我们现在可以实现“飞行汽车”这一夙愿!能承载四名乘客的多旋翼垂直起降(VTOL)飞机可能在未来几年内成为现实,全球已有许多项目正在进行中。赛峰集团参与了一些已经取得了相当进展的项目,如贝尔Nexus项目(一款混合动力空中出租车)。

具备潜力的架构:分布式混合电动推进

在涡轮发电机(涡轮与发电机相连)和电池或其他动力源间的每个飞行阶段推进所需的功率已进行最优的调节。

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如果空中的士搭载一名或两名乘客在较短距离飞行,将会以下面的全电方式推进。

2.>>>货物无人机<<<

电动垂直起降机(VOTL)可用于短距离包裹的递送。目前的原型机已可运载几十公斤的有效载荷,可帮助快递公司解决“最后10英里”的物流问题。由于我们城市的拥堵和日益严格的二氧化碳和颗粒物排放标准,原先解决该问题的方式特别低效。此类应用前景广阔,它们可以与自动驾驶或??亟饩龇桨赶嘟岷?,在包裹运输市场中更容易被接受。在现有的技术下,全电式架构无法长距离运输货物。然而,这一概念可以与混合动力架构一起使用,从而为其提供更大的功率和更远的航程。

具备潜力的架构:全电动推进

仅通过电池供电推进。

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3.>>>通勤飞机<<<

赛峰集团还对另一项应用感兴趣:10人级的小型通勤飞机?;旌隙ν平芄挂允拐庑┓苫谀承┑厍儆⒗锍9婧较呤谐【哂芯赫盗?。例如,美国拥有的机场数量超过其他任何国家,但由于传统飞机在短距离内难以运营,估计有80%的机场未得到充分利用或未使用,尤其是此类当地机场的对噪音的过度限制性管制。虽然短期内要实现全电动推进并不现实,但各种混合动力设计是完全有望得到应用的。

具备潜力的架构:串联型 / 并联型部分混合动力推进系统

一种将传统涡轮风扇推进与电力推进(智能电动机和电推进器)相结合的架构。此类电动推进器辅助涡轮风扇,并在需要时提供额外的动力,或在巡航阶段完全进行代替(如在电池供电下)。

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今天我们已经看到基于电动和混合动力推进系统以及新类别的轻型城市或郊区飞机、甚至区域航线飞机的市场和技术出现在我们面前。赛峰集团在相关学科方面的专业知识、坚定不移的承诺以及不断增加的研究和创新投入,使它在这个不可避免的趋势中比以往任何时候都更加重要。

欲知下期精彩内容,

请密切关注航空电气化未来!

专栏作者

责任编辑:助理编辑 贾茹

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