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放弃or投资,全电动飞机能否“逆天改命”?

2017-04-18 看航空 看航空

最近,纯电动飞机研究领域的开拓者——西门子公司发明了一种新的电机,并将其安装在电动特技飞行机Extra 330LE上。该飞机实现了最高340公里/小时的飞行时速,飞行距离超过3公里,打破了纯电动飞机的世界新纪录。



作为全新的、未来派环保飞机,
全电动飞机无疑是当仁不让的。
它最大规模的推动不再使用航空燃油,
实现零排放的客机构想!
而这则消息是妥妥地给电动飞机
打了一剂强心针啊!



当下,飞机制造行业密切关注可能颠覆交通产业的新技术大潮,已有不少制造商造出零排放、零污染、环境友好型的全电动飞机。


空客开发的第一代E-Fan全电动飞机


美国科罗拉多州丹佛市的一家小制造商推出了一款全新的全电动飞机——“太阳飞行者”


NASA研发的全电动飞机X-57的原型机


电动飞机真的如此物美价廉?

通用航空领域会有重大变革?

NO!至少现阶段还是别幻想了!


像E-Fan、“太阳飞行者”、X-57这样的全电动飞机可以立即对航空业产生影响,但是这种技术真正用在商业航线的时间仍旧遥遥无期。由于技术方面的限制,今年3月初,空客决定放弃全电飞机E-Fan计划,并集中向混合动力型方向开展研究。



就这样放弃了?

科幻感十足的电动飞机,

真的没有发展潜力吗?

电动飞机时代,

我们还要等多久?


阻碍全电动飞机发展三大因素


能源和动力


毫无疑问,目前来说,最适合电动飞机的储能载体就是锂电池了。然而,锂电池却存在存储能量相对有限的问题,而这也是目前智能手机续航时间相对偏短的根源。如果将锂电池和汽油相比较,差距就一目了然了,锂电池和汽油的比能量数值分别为:0.15—0.25kWh/kg和12—12.5kWh/kg,碳氢燃料是除液氢外比能量数值最高的燃料,即使只有30%的能量被利用上,比能量仍高达3.6—3.7kWh/kg,相当于锂电池的20倍。



此外,电动机和机体结构的重量系数达到0.70—0.85,约为常规飞机的2倍。另外,电动飞机还存在性能差,环境适应性差,安全性、可靠性有待验证等问题。目前的电动飞机仅能满足最基本的飞行。


气动布局


气动布局简单的说就是飞机的外形,因空气阻力和气流升力的影响,不同的外形会对飞机的性能造成很大的影响。由于电动飞机在巡航时速度较低,飞行雷诺数低(雷诺数是翼片不容易失速的数字表示,雷诺数越高在相同条件下越不易失速。),而在高空长航时飞机飞行环境复杂(密度、温度、高空风等),大翼展机翼的气动弹性问题难解决,因此,电动飞机的气动设计要求比同类常规动力飞机苛刻,要达到极低能耗和极高效率。



材料和结构


因电动飞机的动力系统存在重量偏大,功率偏低的问题,电动飞机机体结构就必须要比常规动力飞机更强,重量更轻。而电动飞机,特别是高空长航时的电动飞机本身的一些特性非常不利于结构设计,如超大尺寸/大挠度机体、大展弦比/大面积机翼、电动力系统部件集成安装等。这些特点使在设计上很难有效满足强度、刚度和气动弹性等基本要求。因此,结构和材料技术也是制约电动飞机发展的关键技术。



诚然,电池的能量密度和重量都是电池技术所要攻克的难题,气动设计的不断试飞和高成本投入试验,也是要花费大量时间,新型高强度轻质材料,实现更高效率的全新的结构形式,这些关键技术如果无法突破,那么电动飞机将因为超重无法起飞,或因为结构强度不足而在空中解体。



有进来的,也有出去的。
究竟是停摆放弃?
还是继续追加投资?
全电动飞机势必是一条不太容易走的路
……
现在来看,
仍存在一些亟待解决的技术难点。
所以,全电动飞机想要“逆天改命”?
还是像陈长生一样努力修行吧!



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看航空出品

编辑:惠佩

排版:李居阳

监制:王兰


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