2019年城市空運領(lǐng)域及混合電推進飛機技術(shù)的發(fā)展情況總結(jié)
低溫高效電力技術(shù)中心提出的一種先進的商用運輸飛機的概念,該中心在NASA的資助下開展全電動飛機研究。
Beta Technologies在紐約普拉茨堡國際機場開展傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL原型機試飛。
在電推進等新型技術(shù)的推動下,城市空運等變革性交通方式成為可能。AIAA學(xué)會能量優(yōu)化飛機系統(tǒng)集成委員會(EOA Systems Integration Committee致力于深入研究能量優(yōu)化飛機及其機載系統(tǒng),涵蓋從概念研究到型號生產(chǎn)的全過程,并希望推動學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的合作)總結(jié)了2019年城市空運領(lǐng)域的進展以及混合電推進飛機技術(shù)的發(fā)展情況。2019年,按需空運領(lǐng)域持續(xù)升溫,多家公司提出了新型飛行器開發(fā)項目或開展飛行試驗,混合電推進技術(shù)領(lǐng)域開展了多項硬件級演示驗證計劃。
多型城市空運原型機試飛
2019年1月,美國佛蒙特州Beta技術(shù)公司在紐約普拉茨堡國際機場開展了傾轉(zhuǎn)旋翼電動垂直起降(eVTOL)飛行器的飛行測試,測試工作處于冬季嚴(yán)寒的氣象條件下。同月,貝爾在拉斯維加斯消費電子展上展出了Nexus eVTOL全尺寸模型,該機可容納4名乘客和1名飛行員, 在自動駕駛技術(shù)成熟后,可容納5名乘客。同樣在1月,波音公司旗下極光飛行科學(xué)公司在弗吉尼亞工程進行了PAV雙座載人飛行器全尺寸原型機的試飛工作,由于升力風(fēng)扇故障(6臺風(fēng)扇中的1臺),原型機在完成4次試飛后墜毀。
5月,德國百合(Lilium)飛機公司完成了其五座全電動涵道風(fēng)扇eVTOL飛行器首飛。原型機采用無人駕駛模式,進行了起飛、懸停和著陸。同月,空客直升機公司在德國開展了四座City Airbus多旋翼飛行器的首次無人地面系留飛行測試。同樣在5月,馬薩諸塞州的Alaka'I技術(shù)公司展示了五座氫燃料電池多旋翼飛行器的全尺寸模型,設(shè)計續(xù)航時間可達(dá)4小時,據(jù)報道原型機于5月底開始試飛; 截至9月底,該公司與美國聯(lián)邦航空局(FAA)合作開展認(rèn)證基礎(chǔ)工作。
按需空運與城市運營體系的整合工作
2019年1月,佐治亞理工學(xué)院城市與區(qū)域空運中心在亞特蘭大舉行了為期1天的會議,與會的100余名學(xué)者、企業(yè)家和政府人員討論了本地城市空運的機遇與挑戰(zhàn)。
3月,GoFly國際個人飛行器大賽第二階段角逐結(jié)束,5支獲獎隊伍各獲得了5萬美元獎金。該活動為期2年、耗資200萬美元,旨在促進個人飛行器的發(fā)展。
7月,歐盟航空安全局(EASA)發(fā)布了“小型垂直起降(VTOL)飛機專用條件”,旨在降低監(jiān)管的不確定性,為該類新型飛行器提出了較高的要求。例如, 對于在人口稠密地區(qū)上空運行/執(zhí)行商業(yè)客運服務(wù)的VTOL飛行器,其系統(tǒng)設(shè)計水平要求與運輸類飛機接近。
10月,美國國家航空航天局(NASA) 發(fā)出了第一屆城市空運大挑戰(zhàn)和GC研發(fā)測試的招標(biāo)書,對運行概念和方案進行綜合演示,從而改善城市空運的安全性和可擴展性。
混合電推進技術(shù)由概念階段
向演示驗證跨越
混合電推進技術(shù)是解決飛機推進、動力與熱管理問題的有效途徑。在系統(tǒng)研究領(lǐng)域,2019年4月柯林斯航空航天公司(聯(lián)合技術(shù)公司旗下)宣布投資5000萬美元, 建設(shè)面積2300平方米的先進電力系統(tǒng)實驗室“電網(wǎng)”,該實驗室計劃于2021年全面運行,支持功率等級1兆瓦的電機、電機控制器和電池系統(tǒng)的設(shè)計和測試。
在支線飛機領(lǐng)域,羅羅8月份宣布用于E-Fan X支線混合電推進驗證機的2.5兆瓦發(fā)電機已進入地面測試階段。在6月巴黎航展上,羅羅宣布將收購西門子電動飛機業(yè)務(wù),該項收購于10月1日完成; 聯(lián)合技術(shù)高級項目(UTAP,聯(lián)合技術(shù)公司旗下)公布了804項目,計劃在3年內(nèi)完成基于龐巴迪沖9-100飛機的混合電推進改裝及試飛工作,實現(xiàn)燃油消耗降低30%的技術(shù)目標(biāo);基線飛機的一臺渦槳發(fā)動機將被并聯(lián)混合電推進系統(tǒng)替代,包含1兆瓦發(fā)動機(針對巡航效率優(yōu)化)和1兆瓦電機(電池驅(qū)動,主要為起飛、爬升階段提供動力)。
在輕型飛機領(lǐng)域,加拿大海港航空于3月宣布與電機初創(chuàng)公司magniX建立合作關(guān)系,基于德哈維蘭“海貍”飛機開展全電推進系統(tǒng)改裝,試飛已于12月完成, 計劃2021年進行商業(yè)飛行認(rèn)證。6月, 安飛公司展示了基于賽斯納337天空大師改裝的混合電推進飛機,采用電池驅(qū)動的180千瓦電機取代基線飛機后部的發(fā)動機, 計劃于2021年取得認(rèn)證。NASA持續(xù)推進全電X-57演示驗證計劃,8月進行了大展弦比機翼載荷測試。混合電推進初創(chuàng)公司祖納姆則遭遇財務(wù)危機,于7月關(guān)閉了位于華盛頓州博塞爾的總部并解雇了大部分員工。
在學(xué)術(shù)界,NASA資助了多項技術(shù)研究項目。NASA為伊利諾伊大學(xué)香檳分校飛機低溫高效電力技術(shù)中心提供了為期3年、總額600萬美元的資助,研發(fā)基于液態(tài)氫燃料電池的全電推進飛機。
NASA資助下開展的高校電推進計劃已完成第二年的研究與硬件開發(fā),由俄亥俄州立大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院、威斯康辛大學(xué)-麥迪遜分校、馬里蘭大學(xué)和北卡羅萊納A&T州立大學(xué)共同開展;在5年的研究中,高校將開展電池測試、200千瓦電機-電力電子設(shè)備-熱管理系統(tǒng)測試以及基于硬件開發(fā)和測試數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級評估。