民用飛機(jī)新動力

民用飛機(jī)新動力報(bào)告于20xx年出爐。這項(xiàng)研究得出的結(jié)論是，液氫燃料發(fā)動機(jī)能效與煤油發(fā)動機(jī)效率相像，傳統(tǒng)的渦扇發(fā)動機(jī)能夠變換為使用液氫燃料運(yùn)轉(zhuǎn)，這一技術(shù)可在此后15～20年內(nèi)得到應(yīng)用。只管存在可觀的遠(yuǎn)景，但對航空業(yè)來說，幾大瓶頸也限制著氫動力飛機(jī)的推廣。依據(jù)美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的一項(xiàng)研究，大型商用氫動力飛機(jī)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(jī)的燃料，還有幾道難關(guān)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(dāng)?shù)暮娇彰河偷?倍，即飛機(jī)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(fèi)增添9%～14%，營運(yùn)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(jī)沒法像慣例飛機(jī)那樣將燃料儲藏在機(jī)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(jī)身的某個(gè)地點(diǎn)，這會使機(jī)身的長度和直徑大大增添，不單連累了飛機(jī)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(shí)間制冷保留需要花銷很大的代價(jià)。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(gòu)造復(fù)雜，以及液態(tài)氫簡單爆炸等問題，在現(xiàn)有技術(shù)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(yùn)、加注等問題的同時(shí)，還需要對現(xiàn)有的航空燃料后勤系統(tǒng)進(jìn)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(jī)電動飛機(jī)使用電動力推動系統(tǒng)代替一般飛機(jī)的內(nèi)燃靈活力。依據(jù)電動力系統(tǒng)的不一樣，電動飛機(jī)能夠分為蓄電池（當(dāng)前主假如鋰離子電池）、太陽能和燃料電池電動飛機(jī)三種。節(jié)能環(huán)保、效率高、能耗低是電動飛機(jī)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(shí)的綠色飛機(jī)。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(jī)觀點(diǎn)向來備受矚目。自1957年6月30日世界上首架電動模型飛機(jī)“無線電皇后”號在英國試飛成功后，世界各地對于電動飛機(jī)的研制向來在持續(xù)。當(dāng)前，在各種電動飛機(jī)中，鋰電池電動飛機(jī)有望搶先獲取商業(yè)成功。斯洛文尼亞蝙蝠飛機(jī)企業(yè)（Pipistrel）的“電動金牛座”（TaurusElectro）、中國吳翔電能運(yùn)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(jī)在平時(shí)通用航空中飾演重要角色。與超輕型飛機(jī)和滑翔機(jī)等不一樣，通用航空飛機(jī)和大飛機(jī)有更高的能源需求，當(dāng)前的電池技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)飛翔過程中保證電池?fù)碛凶銐虻哪芰?，又或許是找到一個(gè)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(shí)，電池的壽命和置換成本也是問題。有外國研究機(jī)構(gòu)指出，只管一些電池的壽命預(yù)期能達(dá)到3000小時(shí)左右，但現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)卻表示它們的實(shí)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(shí)間也是一個(gè)問題，要為一架配有Rotax912S發(fā)動機(jī)的飛機(jī)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(shí)間就長得多。假如想飛得更遠(yuǎn)、更久，那么一個(gè)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(shí)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(yùn)輸來說，是絕對不可以冒的風(fēng)險(xiǎn)。那么，號稱最潔凈的太陽能電動飛機(jī)又怎樣呢？以最新的明星太陽能飛機(jī)“陽光動力2號”為例，能夠看出太陽能電動飛機(jī)發(fā)展面對的一些困難?！瓣柟鈩恿?號”是一架單座飛機(jī)，駕駛艙只有3.8平方米，飛機(jī)重量只有約2.3噸，但翼展達(dá)到72米，機(jī)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(jī)吊艙中還安裝了重達(dá)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(shí)將太陽能電池陣列的充裕電能儲藏起來，夜間飛翔時(shí)為電機(jī)供電。2“陽光動力2號”今年3月從阿布扎比出發(fā)，計(jì)劃超越太平洋、大西洋，途徑12個(gè)下降站點(diǎn)，最后返回出發(fā)地，達(dá)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(guān)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(jì)劃。時(shí)刻看老天爺神色的“陽光動力2號”，先后被曝推延到達(dá)xx、滯留南京、迫降日本、副翼破壞等壞信息。事實(shí)上，大面積機(jī)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(yīng)能力不強(qiáng)等，都是當(dāng)前太陽能電動飛機(jī)發(fā)展過程中需要進(jìn)一步攻陷的難題。除了蓄電池和太陽能外，電動飛機(jī)的動力根源還能夠依賴燃料電池技術(shù)，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(dāng)前比較成熟，能量密度能夠達(dá)到690瓦時(shí)/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(jī)上只要攜帶氫氣、甲醇等慣例燃料，也易于增補(bǔ)，能夠有效知足商業(yè)航空運(yùn)輸?shù)囊话阋蟆?0xx年7月30日12時(shí)，中國第一架全碳纖維復(fù)合資料構(gòu)造、氫燃料電池動力無人試驗(yàn)機(jī)“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(jī)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(yùn)輸仍舊是一大難題，這也限制著燃料電池技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)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(dá)950瓦時(shí)/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(yùn)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(jià)錢太高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了商業(yè)航空運(yùn)輸?shù)牡拙€，當(dāng)前只限制在宇航工業(yè)領(lǐng)域。需要看到，只管電動飛機(jī)的研制已經(jīng)獲得了明顯收效，但