- 頭條混合動力及全電動飛機已漸成新趨勢2020-04-03 作者：劉星 | 來源：《電氣技術》雜志社 | 點擊率：導語電動飛機中電力推進系統的效率要比燃油發動機的效率高2~3倍，電力推進系統功重比（kW/kg）要比燃油發動機的高出許多，電力驅動飛機將使得飛機的機動性和實用性更強、飛機電力系統的故障模式將更為清晰，它降低了飛機系統的導線重量、提高了系統效率、減少了全生命周期成本、降低了飛機排放噪聲，使得飛機派遣率更為有效。
近日，2019年巴黎航空展（Paris Air Show 2019）圓滿落幕，其中全電動飛機“愛麗絲”（Alice）備受關注。該飛機一次可承載9人，充電一次最多可飛行1000km左右，飛行高度達3000m以上，其尾部設置有一個主“推進式”螺旋槳，兩邊翼尖上亦設置了螺旋槳，均由電池供電。
在巴黎航展上，以“愛麗絲”為代表的全電飛機成批出現，代表航空界正在進行著一場動力變革。隨著對環境保護、安全飛行、客戶舒適和節能等更高的要求，以及電池技術的快速發展，人們開始對飛機的一次能源系統（發動機）進行革命：①對現有發動機提高效率、降低燃油消耗，因而產生了飛機發動機的電力混合動力技術，使發動機燃油消耗大為降低，發動機效率大為提升；②對現有發動機進行徹底革命，用電動力來推動飛機，產生了飛機的電力推進技術，即電動飛機技術。
據了解，飛機燃油的能量密度大約為12700kW?h/kg，而目前電池能量密度最大也只達到500W?h/kg，且還不具備足夠的可靠性以滿足高要求的航空旅行安全標準。因此，在電池能量密度尚未達到所需要的能量密度前，從傳統的發動機驅動到電力驅動需要一個過渡方案，即電力混合動力推進技術。
通過將燃氣渦輪與電力技術相結合，采用能量密集的液態燃料的燃氣渦輪，混合動力技術可以實現新型飛機發動機的無噪聲和高效電力推進。傳統燃氣渦輪航空發動機的總體效率為35%~50%，但混合動力電推進系統通過結合兩個或更多功率轉換器，有可能進一步提高發動機的效率，同時電力推進系統還可以降低發動機的噪聲。目前，該技術已廣泛應用于多種民用航空及軍用航空中，如波音787系列飛機、空客A380和A350系列飛機以及美國F-35戰斗機等。
現在，產業界已加快了創新的步伐。英國航空發動機制造商勞斯萊斯（Rolls-Royce）收購了德國西門子公司（Siemens）的電動和混合電動航空業務；美國聯合技術公司（UTX）計劃和國防承包商雷神（Raytheon）合作，將于2022年推出油電混合飛機；空中客車（Airbus）也計劃在2022年以前實驗混合動力飛機。
當前，電池主要用于輔助動力，特別是在起飛的時候。國內外研發重點多半集中于能在飛機起飛和爬升過程提供電動推力的混合動力引擎開發。據瑞士銀行（UBS）預估，到2040年飛機用混合動力引擎的銷售額將達1780億美元，至于電動垂直起降飛行器（eVTOL）市場將在2030年達到2850億美元。
電力電子技術和電池技術的進步使得電力推進技術成為可能，電池的儲能密度每年都在快速地提升，油電混合、多電到全電飛機技術將經歷一個逐步發展的過程。
相關研究顯示：電動飛機中電力推進系統的效率要比燃油發動機的效率高2~3倍，電力推進系統功重比（kW/kg）要比燃油發動機的高出許多，電力驅動飛機將使得飛機的機動性和實用性更強、飛機電力系統的故障模式將更為清晰，它降低了飛機系統的導線重量、提高了系統效率、減少了全生命周期成本、降低了飛機排放噪聲，使得飛機派遣率更為有效。
據策略咨詢公司Roland Berger數據顯示，2018年正在研發的電動飛機數量增加約50%，達到170架。到2019年底，這個數字可能會增至200架。此外，瑞典和挪威計劃到2040年將所有短程航班更換成全電動飛機。如同電動汽車的發展軌跡一樣，在全球環保強力訴求下，當前航空界的發展正在全面向全電動飛機的方向飛馳。
