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混动飞行离我们还远吗?

混动飞行离我们还远吗?

几年前,霍尼韦尔开始涉足混合动力飞行领域。我们设计的首个涡轮发电机由一台HTS900直升机发动机结合两台发电机来为多台电动机提供电能。我们的目标是什么?是为了开启未来飞行的新篇章——满足垂直起降无人机系统 (UAS) /城市空中交通 (UAM) 飞行器的需求,扩大现有飞行器的飞行范围,或帮助运营商实现“绿色飞行”。

自那以后,我们不断加大研发投入,最近,我们推出了新一代涡轮发电机,能够持续输出高达1兆瓦的电力。当然,迈向未来飞行的道路曲折,我们收到很多来自客户和公众的提问。今天,我们就对其中最常见的五大问题做出回答。

1. 这些涡轮发电机和电动机不是很重吗?难道就不能直接在发动机上装个推进器?

重量是我们在讨论混合动力推进技术时老生常谈的一个问题。当然,这是有原因的。业内人士都知道,无论是传统飞机还是未来飞机,重量都是一个非常重要的因素。事实上,直接一对一替换对于传统飞机来说没有任何意义。比如,使用涡轮发电机取代传统塞斯纳Grand Caravan EX的发动机没什么显著优势。但对于旨在通过分布式推进技术提高安全性并增加可操作性的垂直起降(VTOL)飞行器来说,这可能就是优选。为什么呢?因为与机械动力相比,它让飞机重量更轻、噪声更低,这一点对于很多设计来说至关重要。

另一个需要注意的点是:混合动力解决方案并非“一刀切”的方法,具体取决于设计和性能需求,需要考虑飞机的使用目的是什么。霍尼韦尔独有的系统工具可基于预期的飞行范围目标来确定推进系统的大小。通过适当的系统选型,这些工具能进行各种推进架构的性价比权衡分析,包括从传统涡轮发动机到全电推进系统以及两者之间的各种混合动力构型。我们提供的每一个解决方案都能根据特定需求进行匹配。有些使用传统方式驱动的螺旋桨与电动螺旋桨相结合的方式,配上大小适中的发动机,以满足所有动力需求。还有一些则更接近“全电动”,采用发电机和电动机以及电池的组合方式。

2. 混合动力系统真的更加环保吗?

另一个常见问题是,这项技术到底有多“环保”。同样,这也取决于具体设计。如果飞机制造商选择在混合燃料中加入第二“燃料”(例如燃料电池、蓄电池等),则绝对比纯航空燃油“更加环保”。多个动力源中的每一个都被设计成发挥其最优性能,这样就可以选择更小的发动机以降低燃料消耗。汽车领域就有很好的示例,即丰田普锐斯和其他 “混合动力”汽车。

3. 这项技术经过测试么?

在过去的几十年里,混合动力技术已经过全面测试和验证。自20世纪40年代以来,霍尼韦尔始终致力于制造航空发电机和涡轮发动机。我们的发动机服务时间已超过1亿小时,现已应用于当今世界大多数商用飞机和直升机上。

我们大幅改进了这些技术并将他们应用于我们的“混合动力”系统中,因此这些技术本身并不是“新创”,而是以一种全新方式被应用。

4. 混合动力的使用寿命是不是很短?随着电池技术的发展,是不是很快能取代该技术?

出于各种原因认为使用涡轮发电机的混合动力只是全电动设计的“一块快速垫脚石”,这样的假设是不正确的。电存储技术要在所有领域中完全成熟需要数年甚至数十年时间。虽然电池技术有望为推进技术需求提供支持,但要从I类和II类UAV发展到应用于窄体和宽体商用飞机,还有很长的路要走。

再看看汽车行业,我们发现电动汽车越来越多,但行驶里程、地形和基础设施方面仍有局限性,无法实现快速、便捷充电。虽然它的时代正在到来,但远没有上个世纪90年代末第一辆“混合动力”汽车从装配线下线时最初设想的那么快。

飞机的情况类似,考虑到飞机制造商在飞机飞行前会面临更为严格的取证要求,这可能需要更长的时间。

此外,对于某些飞机的设计和需求,全电解决方案可能根本不适合。那些需要飞得更远、载重更大的飞机很难从全电设计中获益,因为这种设计需在功率密度和能量密度之间权衡。此外,必须在停靠站之间快速中转的飞机不能长时间停留和充电,就目前而言,这是一个非常现实的问题——因为许多电动车充电都需要几个小时(而不是几分钟),而且“电池更换”也面临着类似安装和基础设施的挑战。

5. 机载电池安全吗?

全电动飞机设计需要电池,涡轮电动和部分涡轮电动结构则无需电池,可采用串联、串/并联或并联混合动力的方式排布。没错,很多人担心电池的安全性和实用性。如何给电池降温?如果电池温度太高该怎么办?如果电池着火了该怎么办?

尽管包括霍尼韦尔在内的许多公司都有不同的方案来解决电池使用时的散热问题,但在这一领域混合动力实际上提供了更高的安全性。在电池失效的情况下,机载备用电源可为飞机安全返回地面提供备用方法。

航空航天市场团队

不论是在工作上还是生活中,我们激发创新、充满热情、无所畏惧。我们团结一致,共同努力。我们造就了霍尼韦尔航空航天的独特文化。未来,我们来!

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