设为首页收藏本站

科技网

[信息] DA36 E-Star2混合动力 可不间断飞行900公里

[复制链接]
发表于 2013-10-17 15:53:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
DA36 E-Star2混合动力 可不间断飞行900公里

06144356c4b086eea84222.jpg

    一个多月前,一架名为DA36 E-Star2的滑翔机出现在奥地利维也纳的新城机场,完成了一小时的首航。它由西门子、钻石飞机公司和欧洲宇航防务集团(空客的母公司)共同研发,它采用串联式混合电力驱动系统,充满电并加满油后,能够不间断地飞行900公里

    这种可以延长续航里程的混动技术已经被广泛应用于汽车领域,雪佛兰Volt增程型电动车采用的就是这种技术。发动机产生的动力并不直接驱动车轮,只是用来发电。在电池电力驱动下,雪佛兰Volt最多可以行驶80公里。当车载电池电量消耗至最低临界限值时,车载燃油发动机自动启动,驱动发动机为电池充电,从而实现高达490公里的续航里程。

    与雪佛兰Volt的技术原理相同,DA36 E-Star2飞机的串联式油电混合动力系统,也是将发动机、发电机和电动机这三部分动力总成串联在一起,由发动机驱动发电机发电,电能被存储到电池中,再由电动机通过变速装置驱动飞机的螺旋桨。在这种设计下,飞机在起飞和降落时完全不用内燃机,主要靠装载在机翼上的电池来驱动;而当飞机在空中进入巡航状态时,飞机搭载的燃油驱动发动机将为电池充电。

    西门子中国工业业务领域驱动技术集团的侯轩博士告诉《第一财经周刊》,“串联式混合动力的好处是,飞机的发动机随时可以关闭,只使用电力来驱动,飞机在起飞和降落时可以减少碳排放,降低机场环境的噪音污染。”DA36 E-Star2实现了无噪音起飞,并使燃料成本和排放量降低了25%。

    这也是在后面你将看到的几个方案中,都不约而同将飞机起飞和降落阶段设计成用电驱动完成的原因:它们是飞机噪音最大、对环境造成的污染最严重的阶段,如果能改为电力驱动,环保、节能的目标也就可以在很大程度上实现了。

    DA36 E-Star2属于第二代机型,全机净重比上一代减少约100公斤,输出功率提升了约15%。该混合动力飞机的推进系统包括一套西门子全集成驱动系统,一台发电机及一台30千瓦的恒定低输出小型Wankel发动机,在飞机起飞期间可提供80千瓦的输出功率,持续输出功率则为65千瓦,是首款原型电机的两倍,约是标准工业电机的六倍。这些都意味着该类型飞机可以支持的实际运载量和航程已经达到了商用飞机的要求。

    对航空行业而言,这也被视为一个重大进步。虽然油电混合动力技术目前还只是用在小型飞机上,但就在几年前,用电池驱动飞机还仅仅存在于设想之中。西门子混合飞机项目主管Frank Anton预测,2020年之内有可能出现4座混合动力飞机,19座的混合动力飞机则要到2020年之后。

    只有真正的大型油电混合客机的出现,才意味着油电混合这一技术在航空领域的商业化—这也是目前最现实的“环保飞机”的技术方案。而随着DA36 E-Star2的成功试飞,未来出现载客量百人以上的混合动力商用飞机已经不是异想天开了。在2013年巴黎航空展上,欧洲宇航防务集团(EADS)和航空发动机制造商Rolls-Royce公司联合公布,将研发混合动力概念机型E-Thrust客机。它可以搭载120名旅客飞行2小时,目标是在2050年推出。两家公司表示,E-Thrust客机与现代客机相比,能减少75%的二氧化碳排放。

    在公布的概念图中,E-Thrust的两侧机翼下方共装有6个电动涡轮扇叶,为飞机提供推进力。飞机搭载了以生物燃料为动力的大型发电机,产生的电力被存储在机身中部的电池组中,用于驱动6个电动涡轮扇叶。这些扇叶被设计成隐藏于机翼之下,能够降低风阻,并且将后方产生的气流化为推力。在机尾还有一个涡轮引擎,可吸收机身上部流过的边界层气流,进一步降低整个飞机的风阻。

    当E-Thrust飞机起飞及爬升时,机翼下方的6个涡轮扇叶靠电池产生驱动力;在巡航高度,飞机发动机开始运转,并对电池进行充电;另外在飞机下降处于滑翔状态时,涡轮扇叶也能够为电池补充电力。

    波音公司提出的Sugar Volt混合动力概念机更为大胆一些。它的目标是让这款新型飞机在2035年飞上蓝天,能够搭载154名旅客,最大航程达到6480公里,要比现今的客机节省70%的燃油,氮氧化物排放减少75%。这个概念机型有着比现有的客机更大的翼展—长达61米,能带来更大的升力。

    与DA36 E-Star2和E-Thrust稍有不同,Sugar Volt采用的是并联式油电混合动力技术,在驱动扇叶的轴上加装了一个电动马达,在起飞时由燃油引擎和电池共同为飞机提供动力。这样做的目的是当飞机起飞时,由电池增加的额外推力能缩短起飞时间,同样达到环保目的。一旦飞机达到巡航高度,它就可以完全切换到电池供电的模式,以降低燃油消耗和氮氧化物的排放。飞机在执行飞行任务前,可以在机场进行充电。

    虽然将传统引擎和电动机、发动机结合的全集成驱动技术在不断进步,驱动系统变得更轻、效率更高,但电池的存储能力目前仍是制约大型混合动力飞机发展的瓶颈。

    波音公司Sugar Volt研究小组的一份报告指出,技术人员要求每千克电池能提供的能量为750瓦特/小时,但目前最好的电池,每千克只能提供180瓦特/小时。如果安装过多电池模块,会导致飞机的重量增加。

    为此一些电池公司正在研发高性能的产品,欧洲宇航防务集团研发的一种新型电池,每千克可以存储1000千瓦时电能,相当于传统锂电池的5倍。这个产品目前仍在开发,对此的一个乐观估计是,或许不用等到2050年,混合动力飞机就能用上性能良好的电池。再仔细想想的话,它应该也能带动电动汽车的发展。

    就目前而言,混合动力技术在汽车行业已经被证明是一种行之有效的环保技术,而它在航空领域也应该有着广阔的前景。虽然我们还无法做到完全脱离矿物燃料,但新技术的涌现可以推动交通运输业在环保方面不断进步。在更靠谱的方案出现以前,我们还是期待混合动力客机早日投入商用吧。
0614430959b424392c8198.jpg

DA36 E-Star2


u=1851235736,2343452914&fm=15&gp=0.jpg

u=1162667984,4188735253&fm=15&gp=0.jpg


E-Thrust

 楼主| 发表于 2013-10-17 15:58:41 | 显示全部楼层
放在这里是与给电动方面提供参考。
发表于 2013-10-17 16:12:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 zshyf_h 于 2013-10-17 16:14 编辑
mydmt 发表于 2013-10-17 15:58
放在这里是与给电动方面提供参考。

电池储能1000G1000W比活塞发动机还是差一些,况且还要有电动机,等待科技的突破吧。。。哦,看错了,是1000KW啊!那相当大啊!
 楼主| 发表于 2013-10-17 16:15:02 | 显示全部楼层
这是一款混合动力。
发表于 2013-10-17 18:36:12 | 显示全部楼层
小型Wankel发动机,是转子发动机,等MAZDA的增程型号更好,
电池只能用在应急,巡航是不够用的,
另外,EV用的飞轮电机更适合储能,起飞前用电缆供电,供起飞大功率用电。
起飞后用来存储多余的电能,在应急时刻放电。飞轮对于EV属于黑箱技术,等成熟直接搬用即可。
发表于 2013-10-17 18:50:20 | 显示全部楼层
54169 发表于 2013-10-17 18:36
小型Wankel发动机,是转子发动机,等MAZDA的增程型号更好,
电池只能用在应急,巡航是不够用的,
另外,E ...

哥们还是对电动感兴趣啊!讨论下我发的那个直升机旋翼轴承的帖子呗:)
发表于 2013-10-17 20:16:43 | 显示全部楼层
电动的好处,就在于可以等EV部件技术成熟后直接搬用,这比传统飞机的设计制造简单许多,固定翼飞机的电传动和小型家用机不同,型号不能通用,必须重新设计。

大型客机年用的电传动系统,必然是液氢冷却型的超导系统,现在NASA在这方面做工作,也就意味着燃料要使用液氢,这意味着燃料罐大型化,机翼油箱不能用了,这也为飞翼型布局提供了方便,因为飞翼可以安排大型储氢罐。NORTHROP公司设计的下一代客机就是飞翼型的,跟B-2一样就是大型化了。LOCKHEED是盒式翼,也就是重油型的。

超导失效需要备份机,备份机必然是开关磁阻(SRD)型的,因为只有SRD能适合高温环境。超导机和SRD机有离合器。
液氢还可以为燃料电池提供电力,但燃料电池需要650度高温才能工作,这又为涡轮废气提供了了用途,未来的电力飞机,将是液氢燃料 涡轮机和燃料电池混合动力的飞翼型布局。

小型飞机用重油发动机和高级电池,飞轮也许也用上,飞轮有点危险性,转子发动机是最佳的。

电力直升机可以多旋翼化,使用SRD或永磁同步机,无须齿轮直接驱动,连轴承都不用了,造价和可靠性可想而知。
 楼主| 发表于 2013-10-18 11:34:59 | 显示全部楼层
关于全电及全电飞机发个资料。 全电飞机中的航空电源系统.pdf (52.28 KB, 下载次数: 1424)

全电飞机中的航空电源系统.pdf

52.28 KB, 下载次数: 1531

 楼主| 发表于 2013-10-18 11:37:55 | 显示全部楼层
发重了,这个有利于问题的讨论。
发表于 2013-10-18 13:04:14 | 显示全部楼层
mydmt 发表于 2013-10-18 11:34
关于全电及全电飞机发个资料。

渲染失败,不知为何?看来你俩非常喜欢电动的飞机,但我估计这个为时尚早。。。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

辽公网安备 21100402204006号|科技网 ( 辽ICP备07501385号-1   

GMT+8, 2019-9-20 03:32

Powered by tech-domain X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表