首页  »  科学  »  科学探索

混合动力从地面走向天空

2019-12-24 08:17:13

来源: 人民日报

  提起绿色出行,人们可能很少会联想到飞机。事实上,航空业对于环境的影响不容忽视。随着全球航班数量快速增长,航空业面临着可持续发展的命题。

  在新能源汽车领域,混合动力汽车由于兼具燃油车与电动车的优势受到不少消费者青睐。仰望天空,多国政府和企业也开始试水混合动力飞机技术,目前全球公开的相关研发项目超过30个。与制造混合动力汽车类似,混合动力飞机采用“燃油发动机+电驱动系统”架构,但从技术需求和实现途径来说,两者存在鲜明差异。

  首先是使用工况不同。一般飞机在起飞后,绝大部分时间维持在最大转速80%左右的巡航状态,不存在汽车行驶过程中的怠速与高速频繁切换问题,也就不必像混合动力汽车一样,需要考虑发动机和电动机在不同转速段的分工。其次是对重量容忍度有别。在飞机设计界有“为减轻每一克重量而奋斗”的说法,任何增重都会对飞机的机动性和续航性能产生显著影响。当前,锂电池的单位重量能量密度不仅与航空燃油相差了40倍,而且在放电之后,对于后续飞行无法再产生效益。所以,为短时间提升性能而搭载电池的做法并不适合大多数飞机。

  尽管与汽车工业的应用思路相去甚远,混合动力技术在航空领域仍有用武之地。一旦形成突破,完全有可能掀起飞机动力系统的一场革命。

  从飞机内部看,燃油效率有望借此提升。目前客机采用的喷气发动机仅将40%左右的燃料燃烧能量转化为飞机动力。为进一步提升燃油效率,喷气发动机需要借助更大直径的进气风扇产生更大推力。为了风扇更大,在高速涡轮转子与低速风扇间,必须通过一套减速机构来匹配两端不同的转速等。而通过涡轮带动发电机发电,再由电机驱动风扇转动,不仅将提升燃油效率,还比传统机械减速器结构简单、重量轻、故障率低。类似的混合动力系统目前已在百吨以上巨型矿用自卸车、舰船等领域得到了广泛应用。

  从飞机外部看,气动效率也可以进一步提高。飞机飞行过程中,离机体表面越近处,气流相对机体速度越低,不同距离上,不同速气流之间互相拉扯,形成了飞机的摩擦阻力。目前有一种减阻方案,将过去集中吊挂在翼下的发动机,拆分为专供发电的核心机和多个安装在机翼上表面后缘的分布式电动推进器。这样,每个推进器在产生推力的同时,通过在飞机表面不断向后抽吸,能提升机体表面气流速度,减少气动摩擦阻力。与过去相比,混合动力系统中专供发电的核心机易于实现更高的热效率,电动推进器结构也更为简单,重量、成本更具优势。

  综上所述,混合驱动方式对飞机的影响将不仅停留在动力系统本身,很可能会进一步向气动外形等多个领域拓展,为航空业的发展带来新方向与新思路。

?

  • 相关阅读
  • 工信部:力争明年底地级市5G全覆盖

      23日召开的全国工业和信息化工作会议提出,要提升治理能力,促进信息通信业高质量发展。稳步推进5G网络建设,深化共建共享,力争2020年底实现全国所有地级市覆盖5G网络。   会议明确,明年要优化提升网络供...

    时间:12-24
  • 网络盲道,打开新“视”界

      除了推拿按摩,视力障碍人群还能做什么工作?答案越来越多样:盲文校对、教师甚至程序员。随着互联网的普及,越来越多的视障人士可以通过读屏软件使用电脑和手机,进而了解更多知识、掌握更多技能、丰富娱乐...

    时间:12-24
  • 出入境证件电子信息识读认证软件发布上线

      国家移民管理局出入境证件电子信息识读认证软件日前正式发布上线。机构用户可自行在https://szrz.nia.gov.cn/download/下载认证软件,经授权后进行出入境证件电子信息识读和认证。   据国家移民管理局出入...

    时间:12-24
  • 飞腾国产处理器聚焦行业生态体系建设

      近日,天津飞腾信息技术有限公司在北京组织召开主题论坛,汇聚来自全国的2500余位院士专家、行业协会和软硬件厂商等,共同探讨加快推动国产处理器优化升级和生态体系建设。论坛上发布的《飞腾安全架构规范PS...

    时间:12-24
  • 在线视频平台应更好保障用户知情权

      付费超前点播所遇到的最大非议是“与宣传不符”,这直接影响了用户体验。视频平台有责任将会员可享受的各项权利告知用户,以更好保障用户知情权   付费超前点播反映了在内容制作、版权采购等成本居高不下的...

    时间:12-24
  • 机器人产业企稳回升

      机器人产业或将迎来拐点。近日,国家统计局发布数据显示,2019年11月份,工业机器人产量达16080台,同比增长4.3%,这是继2018年9月份工业机器人产量开始陷入负增长后,连续两个月回正。专家表示,受到汽车产...

    时间:12-24
  • 聚焦高端科技 展开“海洋攻势”

      青岛蓝谷立足建设国际海洋创新高地,用平台思维做发展乘法,用生态思维优发展环境,初步形成了从海洋研发到成果孵化,再到技术交易的海洋科技创新生态圈,海洋产业优势不断凸显。   位于山东青岛市鳌山湾畔...

    时间:12-24
  • 让科学“跑赢”科学流言

      5G基站、中国高铁辐射大,对人体有害?电子烟无毒无害,还可帮助戒烟?饥饿能够“饿死”癌细胞?近视能够治愈……经常刷微博、看小视频或逛朋友圈的人,或多或少都与这些“科学”流言见过面。其或冠以“重大...

    时间:12-24
  • “太空摆渡车”助力航天新征程

      2019年12月16日,由航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称火箭院)抓总研制的长征三号乙运载火箭搭配远征一号,以“一箭双星”的形式将两颗北斗三号卫星送入预定轨道,标志着北斗三号工...

    时间:12-24
免责声明:本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。 本网站转载图片、文字之类版权申明,本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权,如果侵犯,请及时通知我们,本网站将在第一时间及时删除。