与Volt电动车同技术 飞机也将搭载混合动力系统

    如果你认为油电混合动力汽车已经不稀奇的话，那么飞机呢？

　　一个多月前，一架名为DA36E-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。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。

　　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。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。

　　混合动力机型E-Thrust客机概念图

　　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。