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          电推进技术有望率先应用于短途飞行

          来源:中国航空报 作者:穆作栋 发布:2019-04-23 02:32:13

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          随着电推进技术的发展,电动飞机成为航空业的新兴市场。在目前的技术条件下,电推进技术有望率先应用于短程航线,从而改善飞机的能量消耗情况并降低碳排放量。目前全球已有多家企业和研究机构开展电推进技术应用研究,本文选取了岛屿间航线运营商海港航空公司、通勤航空运营商莫库勒勒航空公司,以及针对支线飞机开展电推进研究的联合技术公司3家企业,分析其在短途飞行电推进化领域做出的尝试。

          电推进技术的应用具有一个共同点,即飞机航程均为短途,海港航空的运营模式是太平洋西北地区的岛屿间飞行,庞巴迪Dash 8则针对支线运营。在目前的技术条件下,电推进技术应用于短距离飞行是可行的,动力形式可以是纯电或混合电动。

          海港航空与MagniX针对岛屿间短途航线开展全电推进研究

          海港航空的总部位于温哥华,经营着12条通往太平洋西北部岛屿等地区的航线。执飞上述航线的主要飞机型号为“海狸?#20445;?#20854;典型飞行时间为10~20分钟。MagniX首席执行官罗伊·?#35797;?#26031;基表示采用当前技术水平的电池即可满足其航程需求,当技术发展到2022年时,电池提供的航程将会更远。

          罗伊表示:“海港航空的电推进计划是针对短途航运的。对于西雅图到温哥华的航班,海港航空采用赛斯纳‘凯旋’飞机执飞,公司当前的电推进技术不能满足类似航线200英里(322千米)的需求。但‘海狸’执飞岛屿间任务的航程约为65~70英里(105~113千米),可以采用电推进技术。”

          更换电推进发动机的“海狸”飞机预计于2019年底首飞,并将作为试验飞机开展补充取证(STC)。海港航空计划在2022年之前开始使用电动“海狸”飞机提供商业服务,并希望对其整个机队的35架飞机进行电推进改造,其中包括DHC-3“水獭”飞机,DHC-3T?#26032;幀?#27700;獭”飞机和DHC-6“双水獭”飞机。

          同时MagniX针对短途货运与岛屿间运输航空市场开发750马力的mangi500发动机,以取代“凯旋”、比奇“空中国王”等飞机上使用的普惠PT6A涡桨发动机。

          海港航空的运营模式很适合电推进技术的应用,短距离飞行意味着频繁的起降,在降落停靠期间可以对电池充电。飞行/充电时间比的计划值是1:1到1:0.75之间,飞行20分钟,充电20分钟。

          Magni500电动机具有750马力的动力,比DHC-2飞机装配的普惠R-985星?#22836;?#21160;机强劲得多,但相较于PT6A的动力优势并不显著。但电动机还具有清洁的优势,同时其效率不会受到高度的影响,而活塞发动机、?#26032;?#21457;动机的效率受到高度变化的显著影响。

          “海狸”飞机更换电动发动机与改装PT6发动机所需成本接近,但由于电动机所需的维护成本较低,因此飞机运营成本会显著降低。据MagniX估计,5年内的生命周期成本应当较当前降低70~80%。

          在与MagniX的合作伙伴关系下,海港航空将协助其他运营商完成发动机改装工程及补充取证工作。对于改装飞机的补充取证工作,计划从“海狸”开始,随后分别对DHC-3“水獭”、DHC-3T?#26032;幀?#27700;獭”以及DHC-6“双水獭”开展取证。而MagniX负责电气化的各方面工作,包括充电基础设施建设?#21462;?/p>

          莫库勒勒航空公司与Ampaire开展混合电推进应用研究

          Ampaire已将赛斯纳337改装为电动支线飞机的推进技术试验台。赛斯纳337飞机的发动机配置十分独特,两台活塞发动机分别位于机身前后,在改装过程中,机头的活塞发动机得以保留,机身后部则由电动机?#20302;程?#25442;,以保证飞行的安全性。

          Ampaire公司是一?#39029;?#21019;公司,总部位于加利福尼亚州的霍桑市,曾获得知名航空航天商业加速器“星光加速器”的?#24335;?#25903;持,并于2018年8月成为入选Techstars能量计划加速器的前10家公司之一。Ampaire联合创始人兼首席执行官凯文·诺特克表示,该公司正在与挪威能源公司Equinor合作,希望所有短途飞机能在2040年前完成电动化。

          Ampaire计划于今年晚些时候开展试验机的飞行任务,选取莫库勒?#23637;?#21496;执飞的由卡胡鲁伊到哈纳间的航线作为飞行路线,这一飞行计划得到夏威夷非营利孵化器Elemental Excelerator的?#25163;?#20026;期6个月的试验将探索如何将混合电动飞机纳入机队。莫库勒?#23637;?#21496;希望在完成FAA电动化取证后,于2021年将电动飞机投入运营。

          以莫库勒?#23637;?#21496;为代表的很多航空公司对电动化的期望是希望保留公司机队的飞机,并将其动力?#20302;?#25913;进为电推进。在目前的赛斯纳337试验台中,电动机取代了机身后部的活塞发动机;Ampaire和MagniX公司下一步的目标则是利用电动机取代PT6A等涡桨发动机,从而为赛斯纳“凯旋”和“双水獭”等飞机提供动力。

          UTC针对支线客机开展电推进技术研究

          UTC正在为Dash 8 X飞机设计混合电推进?#20302;常?#24182;进一步考虑其取证工作和投入生产。该电推进?#20302;?#30001;1台功率1兆瓦的?#26032;?#21457;动机和1台功率1兆瓦的电动机组成,通过同一个变速箱驱动螺旋桨。在Dash 8 X飞机上,电推进?#20302;?#20195;替了原有2台普惠PW121涡桨发动机中的1台。

          通过缩小?#26032;?#21457;动机的尺寸并在整个飞行过程中保持其运行最佳点,UTC预计在时长1小时、航程200~250海里的飞行中,混合电推进可节省至少30%的?#21152;汀?#20294;同时也会带来负面影响,飞机空重会增加,?#21152;?#23481;量减少约50%,航程从1000海里的基线减少到600海里。UTC表示,作为一款30~50座飞机,Dash 8执行的任务99%不超过500海里。

          责任编辑:伍行健
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