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鋼鐵鳥(niǎo)的電氣之心

Extra Aircraft公司制造的電動(dòng)特技飛機已成功完成首飛，其創(chuàng )紀錄的電機是由西門(mén)子研發(fā)的。

2015年，西門(mén)子推出一臺強力的電動(dòng)飛機電機。它的重量?jì)H為50公斤，但功率卻高達260 千瓦，擁有*的超高功率重量比。但是，它將創(chuàng )造航空歷史的原因卻不止于此。西門(mén)子專(zhuān)家還將這臺電機及整個(gè)動(dòng)力總成系統安裝到了Extra 330LE這臺兩座飛機上。

西門(mén)子中央研究院的Frank Anton表示：“這次首飛是電氣航空驅動(dòng)史上的一座里程碑。”Anton及其團隊助力實(shí)現了首架250千瓦級電動(dòng)飛機的誕生。這架飛機符合歐洲航空安全局的飛行條件以及德國聯(lián)邦航空局的相關(guān)規定。

航空史上的里程碑

這架飛機從德國中北部Hünxe鎮附近的一場(chǎng)起飛，飛行10分鐘后安全降落。此后，它又多次完成試飛。這意味著(zhù)西門(mén)子現在擁有了為中等功率飛機打造的電機。對于飛機制造商Extra公司而言，這個(gè)項目也具有特殊意義。公司創(chuàng )始人暨總經(jīng)理Walter Extra指出：“看到我們制造的特技飛機首次依靠電機飛上藍天，我們感到非常自豪。”

Extra 330LE首飛是擁有CS23適航認證的電動(dòng)飛機有史以來(lái)*次飛上藍天。

特技飛機：測試電機的理想之選

西門(mén)子為什么對特技飛機感興趣呢？特技飛機非常適合測試電力驅動(dòng)系統。它足夠強勁，可以在三個(gè)軸向上急劇加速，使動(dòng)力總成在飛行中達到其極限。今后幾年，這架飛機將是用于分析和優(yōu)化各組件間協(xié)調性的理想之選。

這架飛機搭載了西門(mén)子提供的SP260D電機和換流器，以及斯洛文尼亞Pipistrel公司提供的電池組。螺旋槳由巴伐利亞企業(yè)MT Propeller公司制造。SP260D電機是西門(mén)子與合作伙伴Grob Aircraft公司共同研發(fā)的。作為德國航空研究項目的一部分，這個(gè)項目得到了德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)與能源部的資助。

為了安裝這些驅動(dòng)組件，飛機必須滿(mǎn)足若干條件。Anton解釋道：“它必須極其牢固，經(jīng)全面認證，而且擁有盡可能大的運載能力。”最終成型的飛機配有管型格式框架，便于輕松安裝組件和隨時(shí)改裝。

這架飛機配備了輸出功率高達260千瓦、重量?jì)H為50公斤的西門(mén)子電機，其功率重量比達到了破紀錄的5千瓦/公斤。

足以支持區域航線(xiàn)？

Extra Aircraft公司并非西門(mén)子在航空電氣化領(lǐng)域里的合作伙伴。西門(mén)子也與其他中型制造商合作開(kāi)展試點(diǎn)項目，以提高人們對電氣驅動(dòng)系統實(shí)用益處的認識。例如，2016年4月，一架名為“Magnus eFusion”的兩座訓練機成功完成首飛。這架飛機將被用于探索如何改裝電池系統以滿(mǎn)足航空電氣化的需求。此外，西門(mén)子和空客公司正在開(kāi)展一個(gè)大規模合作項目：兩家公司想要在2020年之前，證實(shí)混合動(dòng)力—電力驅動(dòng)系統用于百人以下的區域航班的技術(shù)可行性，這一發(fā)展將要求功率級別達到10兆瓦級。

電力驅動(dòng)系統如何影響環(huán)境

Anton說(shuō)：“我們堅信，電力驅動(dòng)系統將在航空領(lǐng)域起到不可替代的作用。”他的預測是有理由的：歐盟委員會(huì )希望在2050年之前將航空業(yè)的總二氧化碳排放量減少75%。隨著(zhù)航空運輸量穩定增長(cháng)，實(shí)現這一點(diǎn)的途徑是采用新技術(shù)。

這架飛機即將首飛之際，西門(mén)子eAircraft項目經(jīng)理對其推進(jìn)系統進(jìn)行最后檢查。

管型格式框架讓工程人員可以輕松又靈活地安裝諸如電機、換流器和電池等單獨組件。

創(chuàng )紀錄的電機助力首飛。平穩降落之前，Extra 330LE在空中共飛行了十分鐘。

飛機首飛成功后，Extra Aircraft公司創(chuàng )始人Walter Extra（左）與西門(mén)子中央研究院eAircraft項目負責人Frank Anton愉快合影。

航空電氣化是解決二氧化碳排放問(wèn)題的方法之一。Anton解釋道：“混合動(dòng)力—電力驅動(dòng)系統用電力推動(dòng)螺旋槳或涵道風(fēng)扇，并利用針對穩定飛行性能進(jìn)行優(yōu)化的燃氣輪機進(jìn)行發(fā)電。”輔助電池功率可用于飛機爬升過(guò)程。

這個(gè)概念將能量轉換與推力的產(chǎn)生相分離，這為飛機研制開(kāi)辟了新的可能性。這是因為，這種配置讓相關(guān)人員可以單獨優(yōu)化中央能量轉換系統和分布式推進(jìn)力生成系統。這樣的系統在減排等方面潛力巨大：西門(mén)子專(zhuān)家預計，它可將燃料消耗量和污染物排放量最多減少50%。

不僅如此，電動(dòng)飛機比常規飛機噪音更小。這不僅將造福機場(chǎng)附近的居民，也能讓飛機運營(yíng)商從中受惠，因為有了安靜的驅動(dòng)系統后，公司就可以開(kāi)通目前因為噪音原因而被禁飛的傍晚和夜間航班。這可以大幅提高飛機的運載能力利用率，從而提升業(yè)務(wù)模式的盈利能力。

西門(mén)子專(zhuān)家致力于不斷改善組件的功率密度、效率和可靠性。不過(guò)，他們的目的不僅是優(yōu)化，他們還總是設想這個(gè)驅動(dòng)系統即將飛上藍天的情景。德國航空業(yè)先驅Otto Lilienthal是這樣描述這種遠大志向的：“發(fā)明飛機意義很小，建造飛機比之稍好，而讓飛機飛上藍天則意義非凡。”