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新能源成为大众焦点 | 电动飞机革命已来

2018.08.01

2008年因为油价高涨,让「电力能源」成为大众的焦点,无论是电动车、油电混合车、电动滑板车,都在环保意识的抬头下,逐渐成为能源驱动的新选择,现阶段已经可以看到许多实际的应用。
 
除了路上跑的交通工具,天上飞的飞机同样相当耗油,以电力驱动的飞机除了有环保上的好处,对乘客来说票价也会降低、噪音也会减小,目前已经有许多业者投入研发,不过目前仍有许多困难需要克服,电动飞机会成为航空业的未来吗?
在人类探索飞行的时间长廊中,电动飞机并不是什么新鲜事物。1957年6月30日,世界上第一架使用永磁电动机和银锌电池驱动的电动模型飞机——“无线电皇后”号在英国试飞成功。然而,由于一些关键技术尚未突破,电动飞机在商业运营领域并未获得实质性发展。
 
探索电动飞行
 
在人类实现动力飞行初期,飞越英吉利海峡对于航空爱好者来说是一个巨大的挑战。1909年7月25日,法国飞行员路易·布雷里奥驾驶“布雷里奥”Ⅺ轻型飞机成功飞越英吉利海峡,完成了首次国际飞行,在航空界引起巨大轰动。
 
100多年后,空客选择让E-Fan飞机横跨英吉利海峡,似乎意在以这种方式向先驱致敬,同时向外界表明电动飞机在实用领域已经迈出了重要一步。据悉,这款两座的验证机与其初始构型相比,锂电池储电量提高了60%,最高飞行高度达1000米。
 
在飞越英吉利海峡之前,E-Fan验证机已经完成了100多次飞行,累计飞行时间超过50小时。2015年5月,空客集团宣布将在法国西南部波城建立第一条E-Fan2.0全电动飞机总装线。
 
此外,更大尺寸的4座电力飞机E-Fan4.0也已被空客列入了研发日程,预计在2019年投入使用。对于电动飞机项目,空客的长期计划是生产电力支线飞机和电力直升机,最终目标是生产出100座的电力支线飞机,预计到2050年实现这一宏伟目标。
 
E-Fan的创新
 
作为一款全电力驱动飞机,E-Fan的设计完全从零开始。在总体设计上,E-Fan采用了流线型机身、下单翼和T形尾翼,基本上是一种标准的通用飞机,具有低阻力、高升力等特点。飞机长度为6.67米,翼展9.5米,机高2米,总体结构全部采用碳纤维复合材料制造,空重仅500千克。在性能方面,该机的升阻比达到16,巡航速度大约为160千米/小时,最大飞行速度为220千米/小时。
  
在减噪方面,E-Fan也表现出了极大的优势,与传统内燃机驱动的飞机相比,震动大大减少。在停机位大小、续航能力方面,E-Fan的设计完全能够满足飞行训练和航空俱乐部的需求。
 
E-Fan的另一个创新在于其起落架设计。飞机有两个电力驱动、可伸缩轮的起落架,分别位于机身前部和后部,每一侧机翼下还装有辅助轮。机身后部的主轮由一个6千瓦的电动机驱动,为地面滑跑和起飞时加速至60千米/小时提供能量。因此,飞机在地面滑行和起飞初始加速阶段无需开启主电动机,几乎没有噪音。
 
革命性的E-Airbus

 
除了E-Fan电动飞机项目外,为了响应欧盟“航迹2050”计划(欧盟“航迹2050”计划的目标是以2000年的水平为基点,在2050年前实现将二氧化碳排放降低75%、氮氧化物排放降低90%、噪声降低65%),2013年11月,空客集团公布了与德国西门子公司和英国罗罗公司联合开发的基于分布式混合电推进系统的“E-Airbus”100座级支线客机概念,并计划在欧盟“航迹2050”的框架下开展深入研究。
 
E-Airbus采用6台电动风扇,每个机翼上沿展向分布3台,并通过一个燃气动力单元(即涡扇发动机连接到发电机,以产生电力)为6台风扇提供电力和为电能存储装置充电,推进系统的等效涵道比预计将超过20。
 
虽然空客集团目前并没有公布E-Airbus飞机方案在2030年将会处于什么水平以及与“航迹2050”计划中环保目标的对应关系,但是作为“航迹2050”计划的中期动力解决方案,分布式混合电推进系统将大量采用“航迹2050”计划所发展的新技术,预计其具备足够的技术优势,能够使欧盟在实现“航迹2050”计划所定环保目标的征途中迈进一大步。
 
 
结合通航
 
未来,随着电池技术的愈发成熟,相信通航飞机也可以很好的实现从油动向电动的转变,特别是当下环境下,国际燃油价格的持续升高,成为各大通航公司不可忽视的成本之一,而未来,电池技术的成熟,会带来飞机航时的改变,从而也会减少通航企业的成本开支,成本一旦降下来,市场准入门槛也会变低,未来通航发展看电动飞机。但是,电动飞机要想真正引领未来飞行革命,还有很长的路要走。