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美国宇航局正在研制电动飞机期待电动和混合动力飞机时代到来

发布日期:2022-09-19 13:47:35 来源:米乐娱乐链接 作者:米乐手机登录

  目前,空间机构和商业航空航天的主要目标之一是降低空间探索的相关成本。归根结底,就是将火箭发射进轨道非常昂贵,更别提将它们发送到地球以外。将有效载荷送入太空的成本(以及它造成的污染),这不仅仅关系到像美国宇航局这样的机构。

  还有与航空相关的成本(经济和环境),喷气燃料也不便宜,商业航空旅行占人为温室气体的4%至9%(而且正在增加)。为此,美国宇航局与商业界合作开发电动飞机,他们希望能为2035的商用喷气式飞机提供燃料和成本效益的替代品。

  正常电动飞机的零部件大和重,如何将减轻飞机重力,这是一个重大挑战。目前,美国宇航局的先进飞行器计划(AAVP)正在寻找轻型和紧凑的逆变器,这是电力系统的核心部件,为驱动电动机提供动力。

  逆变器对于电子推进系统至关重要,因为它们将由安装在发动机上的发电机和由螺旋桨驱动的电动机产生的交流电(AC)转换为高压直流(DC)电。不幸的是,产生如此数量的电力所需的部件——发电机、电力转换电子装置、电机等——历来太大,太重,不适合安装在太空飞机上。

  这就产生了一个难题,因为产生必要提升所需的能量需要更重的电子设备。因此,美国宇航局正在研究尖端材料科学,以创造更轻和更小的电子产品。为此,他们最近与通用电气(GE)签订了一份价值1200万美元的合同,通用电气是尖端碳化硅(SiC)技术开发领域的世界领导者之一。

  这种半导体矿物用于制造高温高压电子器件,GE希望用它来满足美国宇航局规定的尺寸、功率和效率要求。这些规格要求逆变器不大于手提箱,能够产生兆瓦(MW)的电力。

  正如美国宇航局高级航空运输技术项目经理吉姆·海德曼在美国宇航局的新闻稿中解释的那样:

  ”我们正处于航空史上的关键时刻,因为我们有机会开发能够降低成本、能耗和噪音的系统,同时为美国公司开辟新的市场和机会。我们必须与业界和学术界合作,确保提供合适的技术来满足未来乘客和承运商的需求。“

  简单地说,一兆瓦的电力是巨大的,安全管理这种电力是一个重大挑战。例如,美国宇航局的单通道涡轮电动飞机带有后缘层(STARC-ABL)——它采用先进的推进技术来减少燃料使用、排放和噪音——需要2.4兆瓦的功率才能运行,这足以满足2000个家庭使用。但是,由于近年来在电子和混合动力发动机技术领域取得的进步,这些要求可能触手可及。美国宇航局格伦研究中心混合气体-电力推进子项目经理艾米·扬科夫斯基说:

  随着材料和电力电子技术的最新进展,我们开始克服在开发节能电气化概念方面面临的挑战,而逆变器工作是我们电气化飞机推进工作的关键一步。我们与GE的合作是为未来运输机推进兆瓦级飞机飞行重量和飞行就绪部件的关键。“

  碳化硅由于其材料特性,在高功率航空应用中尤其具有前景。它提供高工作温度、高电压和高功率处理能力。这些优势将使工程师能够设计尺寸更小、更轻的组件,同时增加功率输出。

  “我们基本上是将一兆瓦的电力包装成一个紧凑的手提箱的大小,它可以将足够的电能转化为商用飞机的混合电力推进架构。”GE公司的电力工程师总工程师KonradWeeber说,“我们已经成功地在地面建造并演示了满足电力飞行的功率、尺寸和效率要求的逆变器。

  这些电力系统的开发目前正在俄亥俄州桑杜斯基美国宇航局电动飞机试验台(NEAT)进行实验,该试验台是以前是NASA格伦高超音速隧道设施。这种可重构的试验台是第一个这样的试验台,它负责设计、开发、组装和测试电动飞机动力系统,这些系统将用于创造从双人飞机到20兆瓦客机的各种产品。

  早在5月份,NEAT就能够进行首次兆瓦级测试,这要归功于该设施获得的大量电力。在和通用电气签署的合作关系前不久,美国宇航局宣布与通用电气和两大航空航天公司——波音和联合技术公司——普惠公司(UnitedTechnologiesPratt&Whitney)建立另一个利润丰厚的合作关系,以研究兆瓦级飞行演示。

  “飞行演示是技术发展的一个重要部分,因为它们为我们的工程师和工业伙伴提供了在现实的环境中解决问题和证明概念的机会,同时解决了航空电子化推进所面临的挑战。”

  在气候变化的威胁和预计到2050年世界人口将接近100亿之间,显然需要发展替代性的制造业、能源生产和运输手段。很高兴知道,除了电动和混合动力汽车,我们还可以期待电动和混合动力飞机。返回搜狐,查看更多