【簡介：】本篇文章給大家談?wù)劇讹w行器動力工程智能電推進(jìn)》對應(yīng)的知識點，希望對各位有所幫助。本文目錄一覽：
1、電力可以使飛機(jī)發(fā)動機(jī)發(fā)動嗎？
2、制造大型電動飛機(jī)的技術(shù)難點有哪些？
本篇文章給大家談?wù)劇讹w行器動力工程智能電推進(jìn)》對應(yīng)的知識點，希望對各位有所幫助。
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電力可以使飛機(jī)發(fā)動機(jī)發(fā)動嗎？
電力不可以使飛機(jī)發(fā)動機(jī)發(fā)動。
飛機(jī)發(fā)動機(jī)（aero-engine），是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機(jī)。作為飛機(jī)的心臟，被譽(yù)為“工業(yè)之花”，它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是一個國家科技、工業(yè)和國防實力的重要體現(xiàn)。目前，世界上能夠獨立研制高性能航空發(fā)動機(jī)的國家只有美國、俄羅斯、英國、法國等少數(shù)幾個國家，技術(shù)門檻很高。
飛機(jī)發(fā)動機(jī)應(yīng)用最廣的是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)。包括渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)和渦輪軸發(fā)動機(jī)，都具有壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)鉁u輪。渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)主要用于時速小于800千米的飛機(jī)；渦輪軸發(fā)動機(jī)主要用作直升機(jī)的動力；渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)主要用于速度更高的飛機(jī)；渦輪噴氣發(fā)動機(jī)主要用于超音速飛機(jī)。
制造大型電動飛機(jī)的技術(shù)難點有哪些？
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電動飛行
外形獨特、采用電動或混合推進(jìn)系統(tǒng)的飛機(jī)遲早將飛上藍(lán)天。
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七月，空客公司試飛員迪迪邇·埃森登（Didier Esteyne）駕駛一架兩座小型電動飛機(jī)E-Fan飛越英吉利海峽。作為歐洲大型航空集團(tuán)，空客發(fā)布特別聲明指出E-Fan飛越英吉利海峽飛并非作秀。實際上，空客公司為了將E-Fan作為教練機(jī)進(jìn)行量產(chǎn)，對電動飛機(jī)采取了十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。E-Fan電動飛機(jī)將在2017年開始銷售，四座型E-Fan電動飛機(jī)也將隨后上市。
除了空客公司之外，還有其他飛機(jī)制造廠商考慮制造比E-Fan大得多的電動或混合動力載人飛機(jī)。與飛機(jī)活塞發(fā)動機(jī)和噴氣發(fā)動機(jī)相比，飛機(jī)電動推進(jìn)裝置有著多種優(yōu)勢，這與汽車行業(yè)的情況一樣?，F(xiàn)代化的數(shù)控電動機(jī)輸出大扭矩，扭矩是指螺旋槳或電扇葉片轉(zhuǎn)動時的旋轉(zhuǎn)力量。飛機(jī)電動推進(jìn)裝置不僅運(yùn)行安靜、清潔、可靠性高，而且可磨損或損壞的機(jī)械部件較少。
說實在的，電動飛機(jī)電池提供的飛行里程讓很多人不感興趣：E-Fan電動飛機(jī)的鋰電池在保證30分鐘飛行電量冗余的前提下，只能讓其飛行一個小時。一小時飛行時間，滿足一節(jié)飛行訓(xùn)練課倒是沒問題，卻可能無法滿足客機(jī)使用要求。不過，電池性能有了穩(wěn)步改善，以及飛機(jī)具有較長的使用壽命（波音747于1969首飛）的原因，航空工程師開展了各種項目，以研制未來飛機(jī)。
讓航空工程師們感到興奮的是電動推進(jìn)裝置讓他們能制造出與完全不同與常規(guī)飛機(jī)的電動飛機(jī)，如同空客公司上述展示的電動推進(jìn)概念。電動推進(jìn)概念是指飛機(jī)不再依靠機(jī)翼下沉重的大型噴氣發(fā)動機(jī)飛行，而是依靠數(shù)量眾多的小型而輕巧的電動螺旋槳飛行，這些小型電動螺旋槳可以安裝在飛機(jī)各個部位。如果使用小型常規(guī)噴氣發(fā)動機(jī)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)將變得復(fù)雜，而且重量也將大幅增加。
電動機(jī)讓所謂的分布式電動推進(jìn)概念變得可行。分布式電動推進(jìn)的好處就是能提高經(jīng)過機(jī)翼的氣流，讓飛機(jī)的飛行效率變得更高。馬克·摩爾是美國國家航空航天局維吉尼亞藍(lán)勒研發(fā)中心的主研究員，他表示“‘分布式電動推進(jìn)’將從根本上改變我們設(shè)計飛機(jī)的方式?！?/p>
蓄勢待發(fā)
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在加州愛德華空軍基地，美國國家航空航天局正測試分布式電動推進(jìn)機(jī)翼：分布式電動推進(jìn)機(jī)翼被安裝到一輛卡車上，在電動推進(jìn)機(jī)翼的推動下，卡車高速行駛在一個干涸的湖床上。18臺小型電動螺旋槳被并排安裝在機(jī)翼前緣。美國國家航空航天局的下一步是進(jìn)行“權(quán)杖（Sceptor）項目”。按照權(quán)杖項目的計劃，美國國家航空航天局將用一對分布式電動推進(jìn)機(jī)翼來替換意大利Tecnam公司制造的P2006T四座雙引擎輕型飛機(jī)的機(jī)翼，這對分布式電動推進(jìn)機(jī)翼上裝有十二臺左右電動螺旋槳（見圖片）。按計劃，權(quán)杖項目將于2017年開始執(zhí)行。
權(quán)杖項目使用的并排小型電動螺旋槳能提高飛機(jī)低速飛行時的升力，讓飛機(jī)能在較短的跑道上起飛，機(jī)翼也能做得更加纖細(xì)，分布式電動推進(jìn)機(jī)翼的寬度有可能僅是常規(guī)飛機(jī)機(jī)翼的三分之一，降低了飛機(jī)的重量和燃油成本。輕型飛機(jī)的機(jī)翼通常相對較大，以防止飛機(jī)失速（在低速飛行時，機(jī)翼不能提供足夠的升力）。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行巡航飛行時，大機(jī)翼會產(chǎn)生更多阻力，效率不高。權(quán)杖項目使用的分布式電動推進(jìn)機(jī)翼經(jīng)過優(yōu)化，有利于巡航飛行，還有助于防止飛機(jī)在起飛或降落時發(fā)生失速。
分布式電動推進(jìn)機(jī)翼還有其他功能。分布式電動推進(jìn)機(jī)翼上的每個電動螺旋槳都被獨立控制，此功能可改變氣流通過機(jī)翼的方式，以應(yīng)對快速變化的飛行條件，例如陣風(fēng)。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)行巡航飛行時，靠近機(jī)身的電動螺旋槳能向后折疊，只讓翼尖部分的電動螺旋槳工作。如果權(quán)杖項目取得成功，分布式電動推進(jìn)技術(shù)在十年內(nèi)被用于小型支線飛機(jī)，甚至現(xiàn)在正在研制電池技術(shù)也將與分布式電動推進(jìn)技術(shù)同時被運(yùn)用到小飛機(jī)上。馬克·摩爾先生表示：此類小型飛機(jī)飛行時不會排放廢氣，非常安靜，飛行成本將下降約30%。
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空客公司的電動推進(jìn)概念不局限于飛機(jī)跑道?？湛凸九c英國知名噴氣發(fā)動機(jī)制造廠商勞斯萊斯公司以及其他研究團(tuán)隊開展了合作項目，開發(fā)飛機(jī)或其他飛行器，此類飛行器計劃2050年投入使用。到那時，歐盟期望航空業(yè)客機(jī)的燃油消耗、廢氣排放和噪音水平將比現(xiàn)有最高設(shè)計水平還低至少20-30%。
電動推進(jìn)技術(shù)的目的就是實現(xiàn)上述各項目標(biāo)，并能讓電動飛機(jī)在載員約90人的條件下，飛行兩小時甚至更久，機(jī)載電池仍然有較多的安全可用余量。要是實現(xiàn)此目的，前提是儲電技術(shù)取得突破，這可能不需要耗費(fèi)幾十年時間。電動推進(jìn)技術(shù)概念也能使用分布式電動推進(jìn)裝置，但有可能是其改進(jìn)型號，因為電動推進(jìn)技術(shù)屬于混合合動力技術(shù)。
電動推進(jìn)飛機(jī)在尾部安裝了一臺常規(guī)噴氣發(fā)動機(jī)，在每個機(jī)翼上安裝了三臺電動螺旋槳。當(dāng)飛機(jī)起飛時，噴氣發(fā)動機(jī)和六臺電動螺旋槳都會啟動，以提供最大升力；一旦飛機(jī)飛到巡航高度，噴氣發(fā)動機(jī)的油門將被關(guān)小，但其輸出功率仍然足夠為電動螺旋槳和機(jī)載電池供電。在飛機(jī)降低飛行高度時，噴氣發(fā)動機(jī)和電動螺旋槳都將關(guān)閉；當(dāng)飛機(jī)處于滑翔狀態(tài)時，迎面而來的氣流將驅(qū)動電動螺旋槳轉(zhuǎn)動，讓電動螺旋槳以風(fēng)輪發(fā)電機(jī)工作方式運(yùn)行，為機(jī)載電池充電。當(dāng)飛機(jī)著陸時，電動螺旋槳將被啟動，噴氣發(fā)動機(jī)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，一旦有需要將飛機(jī)拉起復(fù)飛，噴氣發(fā)動機(jī)就能隨時提供額外動力。
混合動力系統(tǒng)能大幅提高噴氣飛機(jī)的涵道比，這是它的一個優(yōu)點。涵道比是指穿過噴氣發(fā)動機(jī)高溫區(qū)的空氣數(shù)量與在高溫區(qū)燃燒室提供氧氣的空氣數(shù)量的比值。早期客機(jī)采用的是低涵道比的噴氣發(fā)動機(jī)，通過將高速空氣氣流從尾部中心噴出來產(chǎn)生大量推力；這讓早期噴氣發(fā)動機(jī)噪音大，油耗高。隨著燃油不再在噴氣發(fā)動機(jī)中心燃燒，噴氣發(fā)動機(jī)就成為了一臺渦輪機(jī)，可以帶動發(fā)電機(jī)前部的風(fēng)扇轉(zhuǎn)動，從讓噴氣發(fā)動機(jī)吸入更多空氣。只要采用更大的風(fēng)扇，噴氣發(fā)動機(jī)就能將空氣以較慢速度吸入軸心外圍。采用大風(fēng)扇的噴氣發(fā)動機(jī)工作效率更高，而噪音卻降低了。這就是噴氣發(fā)動機(jī)這幾年變得越來越肥大的原因。
上世紀(jì)70年代的噴氣發(fā)動機(jī)的涵道比為5:1，與之相比，現(xiàn)在的噴氣發(fā)動機(jī)的涵道比最高能達(dá)到12:1。制造更大的渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機(jī)變得越來越難了，因為大風(fēng)扇占用機(jī)翼下部的空間變得越來越大；大噴氣發(fā)動機(jī)需要強(qiáng)度更高的機(jī)翼來掛載，而這又會飛增加機(jī)重量。電動推進(jìn)飛機(jī)采用的混合動力裝置能很好地避免這些問題的產(chǎn)生，因為只有飛機(jī)尾部的噴氣發(fā)動機(jī)有一個燃油燃燒中心。這意味著驅(qū)動全部六臺電動螺旋槳的空氣氣流讓噴氣發(fā)動機(jī)的有效涵道比達(dá)到20:1，甚至更高，讓飛機(jī)具有很高的燃油效率，飛行也變得更加安靜。
平穩(wěn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
分布式引擎另一個好處就是能抵消機(jī)翼氣流邊界層的影響。氣流邊界層是指靠近機(jī)翼表面十分稀薄的一層空氣，這些空氣分子與機(jī)翼表面摩擦而導(dǎo)致氣流速度變慢。氣流邊界層經(jīng)過凸起剖面形狀的機(jī)翼時（這是機(jī)翼能產(chǎn)生升力的原因），會導(dǎo)致紊流，而紊流又會讓噴氣飛機(jī)后面形成尾流。通過調(diào)整電力推進(jìn)飛機(jī)機(jī)翼上的電動螺旋槳，可以對氣流邊界層進(jìn)行攔截，電動螺旋槳可以加速空氣通過機(jī)翼的速度，降低尾流帶來的阻力。
讓電動推進(jìn)飛機(jī)飛上藍(lán)天，還得在兩個技術(shù)領(lǐng)域取得進(jìn)展。除了要有更好的電池，還得有超導(dǎo)技術(shù)。超導(dǎo)是指特定材料被冷凍至臨界溫度時，電阻消失的特性。降低材料電阻能讓電氣結(jié)構(gòu)和電動機(jī)系統(tǒng)變得更輕，輸出功率卻足夠讓飛機(jī)飛上天。超導(dǎo)技術(shù)已經(jīng)在小型設(shè)備上得到實現(xiàn)，如醫(yī)院的掃描機(jī)。要滿足飛機(jī)的使用要求，必須對材料進(jìn)行激冷處理，其激冷級別超出了市場設(shè)備能達(dá)到的水平。劍橋大學(xué)的研究團(tuán)隊正與空客公司共同解決這個難題。
只要解決了這些難題，電動飛機(jī)就具備了飛上藍(lán)天的能力。最初的電動飛機(jī)將是小飛機(jī)，隨著技術(shù)的改進(jìn)，電動飛機(jī)將變得越來越大，運(yùn)載的乘客也越來越多?？湛凸绢A(yù)計一些電動飛機(jī)的技術(shù)還有助于常規(guī)飛機(jī)提供效率及降低噪音。
離子推進(jìn)飛機(jī)成功試飛，真的能做到靜音飛行嗎？
離子推進(jìn)飛機(jī)成功試飛，真的能做到靜音飛行嗎？
自1903年以來，自1903年以來，自救兄弟在100多年上漲幾乎所有飛機(jī)都有一些常見的情況：推動通過螺旋槳，渦輪機(jī)風(fēng)扇等組件，因此產(chǎn)生巨大的噪音。馬薩諸塞州機(jī)構(gòu)（麻省理工學(xué)院），團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)者史蒂文龍骨，通過離子風(fēng)駕駛開發(fā)了一個顛覆飛機(jī)原型——，不會消耗化石燃料，不會產(chǎn)生任何噪音，以及室內(nèi)成功的測試飛行。本研究發(fā)表于01030 Journal。
離子促進(jìn)飛機(jī)測試飛行到成功麻省理工學(xué)院科學(xué)家，或者將創(chuàng)造一個新的航空時代麻菜是《自然》.當(dāng)他在《星際迷航》看到《星際迷航》的夢中時，他認(rèn)為這是他夢中的飛行方式。BART開始引導(dǎo)MIT Aerospace的團(tuán)隊探索建造新飛機(jī)的可能性。他使用的推進(jìn)方案是電力動力學(xué)，即“離子風(fēng)”。當(dāng)氣流在兩個電極之間通過時，一旦電極之間的空氣分子是電離的，電極的另一端被吸引到電極的另一端，并且逆空氣分子與周圍的空氣分子碰撞以產(chǎn)生推力。 Baret Guest，如果電壓高，則離子風(fēng)可以驅(qū)動小飛機(jī)。
事實上，在20世紀(jì)50年代，有科學(xué)家建議離子風(fēng)不能成為飛機(jī)的驅(qū)動力。在很長一段時間里，啤酒小組的進(jìn)展并不順利。他們只能讓小型飛機(jī)短暫壽命幾秒鐘，并且離子風(fēng)足以保持較大的飛機(jī)飛行仍然很遠(yuǎn)。因此，當(dāng)他們設(shè)計一個新的飛機(jī)原型時，他們不敢對期望過高。直到一天晚上，在商務(wù)之外的麻痹是由于時間差異的失眠，他開始思考，無論是離子風(fēng)是否值得信賴，所以他做了一些初步計算并發(fā)現(xiàn)了一個可行的促銷系統(tǒng)。
在一個麻省理工學(xué)院的室內(nèi)體育館中，哈雷特的愿望邁出了第一步。研究團(tuán)隊測試了飛行績效。與以前相比，“第二版”，每小時17公里的平穩(wěn)飛行，直到擊中墻壁。研究人員進(jìn)行了10個測試，飛機(jī)在每次測試中具有穩(wěn)定的性能。沒有疲憊的跡象，沒有煩人的噪音。
MIT Electronics Research Lab的David Pelo團(tuán)隊還設(shè)計了飛機(jī)的電氣系統(tǒng)。它們安裝了一排用于機(jī)身的聚合物鋰電池，電池提供了輕質(zhì)轉(zhuǎn)換器所需的高壓。在Barret中，除了離子風(fēng)螺旋槳的設(shè)計之外，還成功的另一個關(guān)鍵因素是電氣系統(tǒng)。
關(guān)于《飛行器動力工程智能電推進(jìn)》的介紹到此就結(jié)束了。
