混合动力飞机将航空运输带入“环保时代”？

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混合动力飞机将航空/运输带入“环保时代”？

日前，俄罗斯巴拉诺夫中央航空空发动机研究所所长戈尔丁表示，俄罗斯将在2020年进行混合动力飞机的飞行试验，并首先完成混合动力发动机的研制，最终目标是研制一种功率为500 kW的混合动力飞机。

众所周知，化石燃料燃烧是空气污染的主要来源。强大的飞机更像是“石油老虎”。最近频繁发生安全事故的波音737一次起飞可以消耗5吨燃料。混合动力技术给汽车带来了环保的希望，那么它能把航空/交通带入“环保时代”吗？《科技日报》记者采访了沈杨航空辽宁航空航天大学空航空航天学院副教授康桂文。

技术方案:两朵花盛开时，油电混合和电电混合是不同的。

"目前，国际上混合动力飞机的技术解决方案是相似的，主要包括油电混合动力和电电混合动力."康桂文介绍说，所谓的油电混合动力是指由传统的空航空燃料发动机和锂电池组成的混合动力推进系统，而电电混合动力是由氢燃料电池和锂电池提供的混合动力。在具体的工作模式下，需要根据不同动力装置的特点和飞机的飞行特点进行设计。

康桂文说，飞机起飞时需要最高的功率。因此，在油电混合动力飞机的起飞阶段，锂电池和燃油发动机共同工作，并通过锂电池分享部分动力，以减少燃油消耗。在起飞后的巡航阶段，维持稳定飞行所需的功率通常只有起飞时的三分之一。此时，只有燃油发动机可以启动，这不仅提供飞行动力，同时也为锂电池充电。在最后着陆阶段，动力需求较小，理论上只有锂电池才能满足需求。

"电动混合动力飞机是不同的."康桂文说，氢燃料电池通过氢和氧的反应来发电，产品主要是水，几乎没有污染。但是，化学反应产生的氢燃料电池放电缓慢，很难快速达到起飞功率，因此在起飞阶段不能单独使用，需要锂电池辅助。因此，电-电混合动力飞机的工作模式是起飞时使用氢燃料电池和锂电池同时供电，巡航时只打开氢燃料电池，着陆时只使用氢燃料电池或锂电池。

记者了解到，与传统燃油动力飞机相比，混合动力飞机不仅具有环保优势，还能大大降低运营成本，提高乘坐舒适性。据美国混合动力飞机初创公司zunum aero称，混合动力推进飞机的排放量仅为类似传统飞机的20%。通过降低油耗，混合动力飞机可以为航空公司节省40%至80%的运营成本。由于电气系统的振动较小，飞行中的噪音可降低75%。

“此外，混合动力飞机相当于拥有两个动力系统，它们可以相互支持。一旦飞行中出现问题，对方可以保证安全滑翔和着陆。”康贵文说道。

商业运作需要时间。目前，它主要集中在运载几个人的小型飞机上

“目前，国内外混合动力飞机的研发还处于发展阶段，还没有达到实际应用的水平。”康桂文告诉《科技日报》记者，由于目前电池和发动机技术的限制，大型飞机上的航空空发动机不能用发动机代替，正在研究使用电力系统来帮助大型飞机运行。这是因为飞机滑行时发动机以部分功率运行，导致燃油燃烧效率低和污染严重。波音、空客运和其他公司正在演示搭载约100名乘客的混合支线飞机，但具体技术方案尚未公布。

“因此，目前对混合动力飞机的研究主要集中在小型飞机上，特别是在空通用航空领域，如‘专业作业’的森林风险搜寻和紧急救援，以及‘消费者作业’的私人飞行执照培训和娱乐飞行等。混合动力小型飞机也处于飞行验证阶段，尚未进入商业运营。”康桂文说，在国内，中国科学院沈阳航天空辽宁通用航空空研究所和大连化学物理研究所联合研制的电动混合动力载人飞机和无人驾驶飞行器已经进行了试飞。在国际上，美国、加拿大、欧盟等。也在进行相关的研发，并进行了多次试飞。然而，几乎所有经过测试的飞机都是小型飞机，只能搭载两到四个人，功率不超过200千瓦。上面提到的俄罗斯500千瓦混合动力飞机可以搭载大约8个人，相当于一架小型商用飞机，目前仍在计划中。

记者了解到，2016年9月29日，世界上第一架电-电混合动力飞机，代号为hy4，在德国成功测试。Hy4采用双舱设计，巡航速度为每小时165公里，航程为1500公里。该项目由pipistrel领导，得到了欧洲联盟900万欧元的支持，并有德国空航天中心、乌尔姆大学和意大利米兰理工大学等几个研究机构参与。Hy4有望于2020年投入市场运营。

与已经在空中的混合动力飞机相比，正在开发的计划更加雄心勃勃。欧洲空客运公司、罗尔斯·罗伊斯公司和西门子“三巨头”计划联合开发一种拥有50至100个座位的油电混合客机，并计划在2020年完成地面测试后进行首次飞行，大规模生产将于2030年启动。这架名为“e-fan x”的飞机是基于英国航空公司bae 146四引擎支线飞机。它计划用2兆瓦的电动涡轮风扇发动机取代四个涡轮发动机中的两个。

电-电混合动力是更有前途的飞机的心脏-动力系统是发展的难点