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从“阳光动力”2号看未来 锂电池大行飞机道

导读: 未来谁将可能引领通用飞机技术的革命性发展?在环境友好、高效节能、结构简化方面,电动飞机或许是最好的答案。目前,有人驾驶锂电池飞机应用较广,主要用作私人飞机和娱乐飞行,在性能提高后也被用作飞行培训和商务旅行等用途。

  未来谁将可能引领通用飞机技术的革命性发展?在环境友好、高效节能、结构简化方面,电动飞机或许是最好的答案。最近十多年,各类电动飞机研制进展迅速,小型锂电池电动无人机已被广泛使用,商品化有人锂电池飞机正在开发中,有人太阳能电动飞机已经开始分阶段环球飞行。本文将主要介绍取得突破性进展的锂电池和太阳能两种电动飞机。

  电动飞机是指采用电动力系统、以电能作为推进能源的飞机。由于使用电动力系统代替内燃机动力,因此该类飞机独具很多优点——其中最突出的是节能环保和高效率,电动飞机可以实现接近零排放,是名符其实的环境友好飞机。电动飞机还具有安全可靠(不会发生爆炸和燃料泄漏)、结构简单、操作和维修简便等特点,此外在设计和使用中也有很多优势:设计上总体布局灵活,可采用最佳布局和非常规创新布局;使用中噪声和振动水平较低,乘坐舒适。一些具有超常性能的电动飞机,还可以满足特殊用途飞行的需求。

  纯电动飞机根据其电动力系统的不同,可以分为太阳能、蓄电池(目前主要是锂离子电池)和燃料电池电动飞机三种。每种类型的电动飞机又可分为有人驾驶和无人驾驶两类。目前,有人驾驶锂电池飞机应用较广,主要用作私人飞机和娱乐飞行,在性能提高后也被用作飞行培训和商务旅行等用途。

从“阳光动力”2号看未来 锂电池大行飞机道

锂电池电动飞机

  电动飞机真正的发展始于上世纪70年代,过去十年中,有多达20~30项锂电池电动飞机技术研究和验证机项目试验成功。目前,锂电池电动飞机处于技术研究验证向商业化机型开发的过渡阶段,在各类电动飞机中,锂电池电动飞机有望最先取得商业成功,未来可能成为实用化电动飞机的主流机型。

从“阳光动力”2号看未来 锂电池大行飞机道

斯洛文尼亚蝙蝠飞机公司的“ 电动金牛座”

  锂电池电动飞机由初期简单的动力伞或超轻型动力滑翔机发展而来,演变成了两座轻型运动飞机。使用电动力后,飞机的飞行性能有了大幅提高,续航时间从数十分钟提高到了2小时以上,航程增大并且速度也有所提升,基本能满足娱乐飞行等一般使用要求。目前验证成功并正在开发的商品型锂电池电动飞机项目有斯洛文尼亚蝙蝠飞机公司(Pipistrel)的“电动金牛座”(Taurus Electro)、中国昊翔电能运动科技公司的E-430、E-Spyder和辽宁通航研究院的“锐翔”以及空客集团的E-Fan。

  “电动金牛座”

  斯洛文尼亚蝙蝠飞机公司研制的“电动金牛座”并列双座电动力滑翔机,气动性能优异,滑翔比达41∶1。机体采用全复合材料结构,装备有可收放动力装置系统以及整机降落伞系统,其锂聚合物电池布置在驾驶舱后面的动力舱内。飞机的基本技术数据:翼展14.97米,机长7.27米,机高1.41米;最大起飞重量450千克,空重322千克;最大飞行高度2000米,在特定高度飞行时其使用成本仅为0.7美元/小时。

  E-430和E-Spyder

  中国昊翔依靠其母公司在世界级模型飞机和相关领域的设计生产优势,聘请了德国和意大利专家并与斯图加特大学展开合作,于2005年左右开始开发电动力飞机。作为昊翔公司最具代表性的产品,E-430在2010年初实现首次载客飞行后,被称为世界上第一款商业化生产的电动飞机,从而成为开创电动力飞行时代的先锋机型之一。E-430赢得电动飞机领域的数项国际科技大奖,例如布里特保险设计博物馆奖和美国EAA 最佳电动力飞机奖等。

从“阳光动力”2号看未来 锂电池大行飞机道

中国昊翔的E-430

  E-430采用近似动力滑翔机的外形设计,高度流线形低阻机身使飞行能耗降到最低。机头安装的动力系统主要包括电动机和三叶复合材料螺旋桨。机翼为独特的V形尾翼和悬臂式上单翼,翼型和机翼形状的设计具有高气动性能,全机滑翔比达到25∶1。起落架为典型板簧式结构,整机采用全复合材料,具有结构简单、效率高、重量轻等优点。E-430飞机飞行不消耗燃油,因此几乎不产生任何污染。螺旋桨驱动电机上仅有2个运动部件(轴承),因此可靠性和维修性非常好,优化设计后的螺旋桨使得飞机噪声低、振动轻,维修保障的工作量也很小。飞机的经济性突出,例如充电时间3小时的费用仅为5美元。E-430飞行时间可达到1.5~3小时(根据构型变化而不同),基本能满足用户的航程要求。目前,飞机已通过了德国适航认证,为了进一步促进其在国际市场上的销售,昊翔公司积极与美国联邦航空局(FAA)和美国试验和材料协会(ASTM)合作,推动两者出台电动力轻型运动飞机的适航标准。

  E-430飞机基本技术数据:座位数为2座,翼展13.8米,机长6.98米,机高2.65米;空重171.5千克 /255千克(包括蓄电池),标准起飞重量430千克;最大平飞速度150千米/小时,巡航速度95千米/小时,滑翔比24∶1;标准续航时间2小时(1个蓄电池组),最大续航时间3小时(2个蓄电池组)。

  此外,昊翔公司与飞行之星公司(Flightstar)合作,开发了超轻型飞机的电动力改型——E-Spyder单座锂电池电动飞机。其动力装置为一台20千瓦的电机和两个蓄电池组,代替了原来的两冲程活塞发动机,飞机具有40分钟的续航时间,于2009年7月在美国EAA进行了展示。

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