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  • 1 # 大學青年科技

    已經研製成功的可載人電動飛機主要包括太陽能飛機、蓄電池電動飛機和燃料電池飛機等型別。1957年6月30日,第一架電動飛機模型試飛成功。2010年7月8日,太陽能飛機首次完成26小時晝夜連續飛行。

    發展歷程

    2003年9月,美國國家航空航天局研製的無線能量傳輸(PowerBeaming)電動飛機模型在室內試飛成功。

    2009年7月7日,世界上首架利用燃料電池驅動的有人駕駛飛機在德國漢堡升空,實現二氧化碳零排放。

    2010年4月7日,瑞士的“陽光動力”(SolarImpulse)號太陽能飛機首次成功試飛,同年7月8日,完成26小時晝夜試飛,證明了晝夜飛行的可行性,打破了太陽能飛機不能晝夜飛行的歷史紀錄。

    2012年5月24日,瑞士一架太陽能動力載人飛機的飛機首次嘗試從瑞士到摩洛哥的洲際飛行,全程使用太陽能動力。

    截止2012年6月,世界上已經完成研製的電動飛機多數屬於實驗性質的試用品,包括有人駕駛和無人駕駛飛機。

    2017年4月底的TED大會上,創業公司KittyHawk的空氣動力負責人ToddReichert上臺放了一段影片:一個極限運動愛好者裝扮的人騎在一個大疆和摩托車結合體一樣的“飛車”,飛了起來。此後,貝爾直升機、Uber、空客等等都宣佈了自己的電動飛機計劃。

    優點:電動飛機使用電動力推進系統代替內燃機動力,從而獲得了很多優點和獨特品質。最突出的優點是節能環保,效率高能耗低,同時實現接近零排放,噪聲和振動水平很低,乘坐舒適性好,是名符其實的環境友好飛機。此外,還具有安全可靠(不會發生爆炸和燃料洩漏)、結構簡單、操作使用簡便、維修性好/費用低、經濟性好等特點。在設計上也有很多優勢:總體佈局靈活,可採用最佳佈局和非常規/創新佈局;可設計出具有超常效能的飛機,滿足特殊用途需求等。

    分類

    電動飛機與普通飛機的主要區別是依靠電動機而不是內燃機驅動。根據電動力推進系統的不同,電動飛機可分為太陽能電動飛機(一般稱為太陽能飛機)、蓄電池電動飛機(目前主要是鋰電池電動飛機)和燃料電池電動飛機。除了純電動飛機以外,還有混合動力飛機。每種型別飛機又分成有人駕駛和無人駕駛兩類。

    面臨的困難和缺點

    太陽能電動飛機面臨挑戰技術難題各類電動飛機發展面臨的最大技術挑戰是電動力推進系統關鍵效能指標低、技術不成熟、重量過大,僅能滿足電動飛機的最低使用要求。此外,電動力推進系統實用性、安全性和可靠性有待提高。電動力推進系統重量過大是電動飛機設計的最大難題。對於氫燃料電池電動飛機,還有燃料電池及氫燃料儲存系統佈局和設計問題。同時安全可靠的氫燃料儲存系統設計問題不容易解決。目前儘管一些技術試驗機取得成功,但有人駕駛氫燃料電池電動飛機還有很多方面需要發展完善,離實用還有一段距離。太陽能電動飛機設計上的主要技術挑戰大尺寸機翼的氣動彈性、晝夜連續飛行等。太陽能電動力推進系統從太陽能輸入到螺旋槳最終的動能輸出,總的能量利用率只有約10%。太陽能飛機超大展弦比、大面積機翼會造成嚴重的氣動彈性問題。

    1.成本過高鋰電池、燃料電池和太陽能電池等電動力推進系統關鍵部件成本高,電動力推進系統和電動飛機的開發成本也很高,經濟因素制約著其發展的一個問題。

    2.適應能力差天氣和環境適應能力也是一個重大技術問題。目前電動飛機基本上只能在天氣良好的狀況下飛行,而對於降水、降雪、雷電等惡劣天氣情況和比較惡劣的環境條件下還不能飛行,要滿足實用要求,這些問題必須加以解決,這在技術上存在較高難度。

    總的來說,未來會實用,但可能不是最主要的交通工具,未來可能會有更好的交通工具,更低的價格,更好的體驗,更快的速度,讓我們拭目以待吧,希望那不會遠的將來,能看到實用電動飛機的運營。

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