AIAA2019年度综述:城市空运快速发展

来源:智汇工业

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关键词:AIAA 商用运输飞机 电动飞机

    低温高效电力技术中心提出的一种先进的商用运输飞机的概念,该中心在NASA 的资助下开展全电动飞机研究。

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    Beta Technologies 在纽约普拉茨堡国际机场开展倾转旋翼eVTOL 原型机试飞。

           在电推进等新型技术的推动下,城市空运等变革性交通方式成为可能。AIAA学会能量优化飞机系统集成委员会(EOA Systems Integration Committee致力于深入研究能量优化飞机及其机载系统,涵盖从概念研究到型号生产的全过程,并希望推动学术界与工业界的合作)总结了2019年城市空运领域的进展以及混合电推进飞机技术的发展情况。2019年,按需空运领域持续升温,多家公司提出了新型飞行器开发项目或开展飞行试验,混合电推进技术领域开展了多项硬件级演示验证计划。

    多型城市空运原型机试飞

    2019年1月,美国佛蒙特州Beta技术公司在纽约普拉茨堡国际机场开展了倾转旋翼电动垂直起降(eVTOL)飞行器的飞行测试,测试工作处于冬季严寒的气象条件下。同月,贝尔在拉斯维加斯消费电子展上展出了Nexus eVTOL全尺寸模型,该机可容纳4名乘客和1名飞行员, 在自动驾驶技术成熟后,可容纳5名乘客。同样在1月,波音公司旗下极光飞行科学公司在弗吉尼亚工程进行了PAV双座载人飞行器全尺寸原型机的试飞工作,由于升力风扇故障(6台风扇中的1台),原型机在完成4次试飞后坠毁。

    5月,德国百合(Lilium)飞机公司完成了其五座全电动涵道风扇eVTOL飞行器首飞。原型机采用无人驾驶模式,进行了起飞、悬停和着陆。同月,空客直升机公司在德国开展了四座City Airbus多旋翼飞行器的首次无人地面系留飞行测试。同样在5月,马萨诸塞州的Alaka'I技术公司展示了五座氢燃料电池多旋翼飞行器的全尺寸模型,设计续航时间可达4小时,据报道原型机于5月底开始试飞; 截至9月底,该公司与美国联邦航空局(FAA)合作开展认证基础工作。

    按需空运与城市运营体系的整合工作

    2019年1月,佐治亚理工学院城市与区域空运中心在亚特兰大举行了为期1天的会议,与会的100余名学者、企业家和政府人员讨论了本地城市空运的机遇与挑战。

    3月,GoFly国际个人飞行器大赛第二阶段角逐结束,5支获奖队伍各获得了5万美元奖金。该活动为期2年、耗资200万美元,旨在促进个人飞行器的发展。

    7月,欧盟航空安全局(EASA)发布了“小型垂直起降(VTOL)飞机专用条件”,旨在降低监管的不确定性,为该类新型飞行器提出了较高的要求。例如, 对于在人口稠密地区上空运行/执行商业客运服务的VTOL飞行器,其系统设计水平要求与运输类飞机接近。

    10月,美国国家航空航天局(NASA) 发出了第一届城市空运大挑战和GC研发测试的招标书,对运行概念和方案进行综合演示,从而改善城市空运的安全性和可扩展性。

    混合电推进技术由概念阶段

    向演示验证跨越

    混合电推进技术是解决飞机推进、动力与热管理问题的有效途径。在系统研究领域,2019年4月柯林斯航空航天公司(联合技术公司旗下)宣布投资5000万美元, 建设面积2300平方米的先进电力系统实验室“电网”,该实验室计划于2021年全面运行,支持功率等级1兆瓦的电机、电机控制器和电池系统的设计和测试。

    在支线飞机领域,罗罗8月份宣布用于E-Fan X支线混合电推进验证机的2。5兆瓦发电机已进入地面测试阶段。在6月巴黎航展上,罗罗宣布将收购西门子电动飞机业务,该项收购于10月1日完成; 联合技术高级项目(UTAP,联合技术公司旗下)公布了804项目,计划在3年内完成基于庞巴迪冲9-100飞机的混合电推进改装及试飞工作,实现燃油消耗降低30%的技术目标;基线飞机的一台涡桨发动机将被并联混合电推进系统替代,包含1兆瓦发动机(针对巡航效率优化)和1兆瓦电机(电池驱动,主要为起飞、爬升阶段提供动力)。

    在轻型飞机领域,加拿大海港航空于3月宣布与电机初创公司magniX建立合作关系,基于德哈维兰“海狸”飞机开展全电推进系统改装,试飞已于12月完成, 计划2021年进行商业飞行认证。6月, 安飞公司展示了基于赛斯纳337天空大师改装的混合电推进飞机,采用电池驱动的180千瓦电机取代基线飞机后部的发动机, 计划于2021年取得认证。NASA持续推进全电X-57演示验证计划,8月进行了大展弦比机翼载荷测试。混合电推进初创公司祖纳姆则遭遇财务危机,于7月关闭了位于华盛顿州博塞尔的总部并解雇了大部分员工。

    在学术界,NASA资助了多项技术研究项目。NASA为伊利诺伊大学香槟分校飞机低温高效电力技术中心提供了为期3年、总额600万美元的资助,研发基于液态氢燃料电池的全电推进飞机。

    NASA资助下开展的高校电推进计划已完成第二年的研究与硬件开发,由俄亥俄州立大学、佐治亚理工学院、威斯康辛大学-麦迪逊分校、马里兰大学和北卡罗莱纳A&T州立大学共同开展;在5年的研究中,高校将开展电池测试、200千瓦电机-电力电子设备-热管理系统测试以及基于硬件开发和测试数据的系统级评估。


    (审核编辑: 智汇小新)