民用飛機新動力

民用飛機新動力報告于20xx年出爐。這項研究得出的結論是，液氫燃料發(fā)動機能效與煤油發(fā)動機效率相像，傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動機能夠變換為使用液氫燃料運轉(zhuǎn)，這一技術可在此后15～20年內(nèi)得到應用。只管存在可觀的遠景，但對航空業(yè)來說，幾大瓶頸也限制著氫動力飛機的推廣。依據(jù)美國賓夕法尼亞州立大學的一項研究，大型商用氫動力飛機有望在20xx年從前面世，但可能要到2040年才會投入使用。要用氫氣作為民用飛機的燃料，還有幾道難關需要打破。第一是擁有更高“單位質(zhì)量能量密度”這枚硬幣的反面——對比航空煤油，液態(tài)氫的“單位體積能量密度”要低得多。這意味著液態(tài)氫的體積是能量相當?shù)暮娇彰河偷?倍，即飛機需要4倍大的“油箱”。依據(jù)研究，更大的外面表面積將使燃料耗費增添9%～14%，營運成本增添4%～5%。這一燃料體積問題產(chǎn)生的連鎖反響是，液氫燃料飛機沒法像慣例飛機那樣將燃料儲藏在機翼。為了使表面積最小化并減少氣化，液氫燃料只好儲藏在機身的某個地點，這會使機身的長度和直徑大大增添，不單連累了飛機的性能，還帶來了更大的表面摩擦阻力。別的，液態(tài)氫一定保留在零下200多攝氏度的超低溫環(huán)境中，不然就會氣化，長時間制冷保留需要花銷很大的代價。再加上生產(chǎn)液態(tài)氫的成本高，裝液態(tài)氫的容器外殼重量大、體積大、內(nèi)部構造復雜，以及液態(tài)氫簡單爆炸等問題，在現(xiàn)有技術條件下都對航空業(yè)組成了很大的挑戰(zhàn)。更重要的是，航空業(yè)在面對液態(tài)氫生產(chǎn)、儲運、加注等問題的同時，還需要對現(xiàn)有的航空燃料后勤系統(tǒng)進行完全改變。在解決這一系列問題從前，氫燃料還難以被大規(guī)模使用。電動飛機電動飛機使用電動力推動系統(tǒng)代替一般飛機的內(nèi)燃靈活力。依據(jù)電動力系統(tǒng)的不一樣，電動飛機能夠分為蓄電池（當前主假如鋰離子電池）、太陽能和燃料電池電動飛機三種。節(jié)能環(huán)保、效率高、能耗低是電動飛機最突出的長處，靠近零排放的環(huán)境友善特質(zhì)使其成為真實的綠色飛機。參照現(xiàn)在在地面上發(fā)展得熱火朝天的電動汽1車，電動飛機觀點向來備受矚目。自1957年6月30日世界上首架電動模型飛機“無線電皇后”號在英國試飛成功后，世界各地對于電動飛機的研制向來在持續(xù)。當前，在各種電動飛機中，鋰電池電動飛機有望搶先獲取商業(yè)成功。斯洛文尼亞蝙蝠飛機企業(yè)（Pipistrel）的“電動金牛座”（TaurusElectro）、中國吳翔電能運動科技企業(yè)的E-430、遼寧通航研究院的“銳翔”以及空客企業(yè)的E-Fan等，都是各國研發(fā)的明星產(chǎn)品。只惋惜在短期內(nèi)，人們唯恐還難以看到電動飛機在平時通用航空中飾演重要角色。與超輕型飛機和滑翔機等不一樣，通用航空飛機和大飛機有更高的能源需求，當前的電池技術還遠遠沒法知足。在眾多需要戰(zhàn)勝的限制中，最主要的即是能量的儲存問題。怎樣在整個飛翔過程中保證電池擁有足夠的能量，又或許是找到一個創(chuàng)新的方法，在飛翔過程中連續(xù)給電池“充電”，才是潛伏的解決之道。同時，電池的壽命和置換成本也是問題。有外國研究機構指出，只管一些電池的壽命預期能達到3000小時左右，但現(xiàn)實經(jīng)驗卻表示它們的實質(zhì)壽命會更短，而電池置換的成本也相對較高。別的，充電時間也是一個問題，要為一架配有Rotax912S發(fā)動機的飛機加上公升的航空燃油，只要要幾分鐘，但為鋰聚合物電池充滿能量需要的時間就長得多。假如想飛得更遠、更久，那么一個備用電池也是必不行少的。更麻煩的是，鋰離子蓄電池活性較高，在大電流充放電的時候，假如溫度控制出現(xiàn)問題，很簡單引起電池爆炸事故。這對于商業(yè)航空運輸來說，是絕對不可以冒的風險。那么，號稱最潔凈的太陽能電動飛機又怎樣呢？以最新的明星太陽能飛機“陽光動力2號”為例，能夠看出太陽能電動飛機發(fā)展面對的一些困難。“陽光動力2號”是一架單座飛機，駕駛艙只有3.8平方米，飛機重量只有約2.3噸，但翼展達到72米，機翼上有超出1.7萬塊太陽能電池板。為知足日夜飛翔的需求，發(fā)動機吊艙中還安裝了重達633公斤的鋰聚合物電池。鋰聚合物電池作為電能儲存裝置，晝間飛翔時將太陽能電池陣列的充裕電能儲藏起來，夜間飛翔時為電機供電。2“陽光動力2號”今年3月從阿布扎比出發(fā)，計劃超越太平洋、大西洋，途徑12個下降站點，最后返回出發(fā)地，達成全球飛翔。中國xx和南京分別成為“陽光動力2號”的第五站和第六站。令人關注的是，只是是在中國段的飛翔旅途中，“陽光動力2號”就因“天公不作美”不得不多次調(diào)整飛翔計劃。時刻看老天爺神色的“陽光動力2號”，先后被曝推延到達xx、滯留南京、迫降日本、副翼破壞等壞信息。事實上，大面積機翼的氣動彈性問題、日夜連續(xù)飛翔的能量儲藏瓶頸、電動力推動系統(tǒng)能量利用率過低，以及天氣和環(huán)境適應能力不強等，都是當前太陽能電動飛機發(fā)展過程中需要進一步攻陷的難題。除了蓄電池和太陽能外，電動飛機的動力根源還能夠依賴燃料電池技術，包含使用氫氣作為燃料的質(zhì)子互換膜燃料電池和堿性燃料電池等。質(zhì)子互換膜燃料電池當前比較成熟，能量密度能夠達到690瓦時/千克，約為鋰離子蓄電池能量密度的5倍，并且能夠直接使用空氣中的氧氣作為氧化劑，在飛機上只要攜帶氫氣、甲醇等慣例燃料，也易于增補，能夠有效知足商業(yè)航空運輸?shù)囊话阋蟆?0xx年7月30日12時，中國第一架全碳纖維復合資料構造、氫燃料電池動力無人試驗機“雷鳥”（LN60F）在沈陽成功試飛，此中的質(zhì)子互換膜燃料電池動力能源系統(tǒng)在飛翔過程中工作穩(wěn)固。這架氫燃料電池動力飛機的成功試飛，是繼20xx年采納質(zhì)子互換膜燃料電池作為飛艇主動力以后，中國研制的燃料電池再次在航空器能源系統(tǒng)中獲取考證。但正如前述剖析提到的，氫氣的儲藏運輸仍舊是一大難題，這也限制著燃料電池技術的進一步應用。別的，硼氫化物燃料電池也是一種合用的燃料電池，能量密度高達950瓦時/千克，比質(zhì)子互換膜燃料電池還要超出37%，是鋰離子蓄電池的6倍多。硼氫化鈉不易焚燒，儲運安全性也好，是將來電動飛靈活力根源的有力競爭者。但問題在于，硼氫化鈉的價錢太高，遠遠超出了商業(yè)航空運輸?shù)牡拙€，當前只限制在宇航工業(yè)領域。需要看到，只管電動飛機的研制已經(jīng)獲得了明顯收效，但