汽车可以电驱动,那么飞机可以用电驱动吗?

双儿谈武器 2024-06-20 07:21:36

新能源汽车崛起后,迅速抢占了一半市场,那么问题来了,比如一架空客A380,续航14800公里,需要消耗32000升航空燃油,这也是一个巨大的能源消耗,飞机可以用电驱动吗?

答应是可以的,事实上目前已经有多款电驱动飞机,包括无人机也是电驱动的,但是目前大型飞机没有电驱动,那么原因是为什么呢?

要理解这个问题,我们先来了解下电驱动飞机。

电驱动飞机美国宇航局的X-59:这款飞机被誉为“协和之子”的超音速飞机,其速度可以达到4马赫,即约4900公里/小时。它计划在不久的将来进行首飞,展现了电驱动技术在高速飞行领域的潜力。

美国宇航局的X-59

Candela P-12:这是世界上第一艘“电动飞行船”,它依靠252千瓦时的电池驱动,水面飞行速度可达每小时56公里。这款飞机展示了电动技术在水上飞行方面的应用。

瑞典candela推出p-12电动"飞行"穿梭渡轮“

AG60E电动飞机:这款由航空工业通飞自主研制的电动飞机已经在建德千岛湖通用机场完成了首次飞行。电动飞机具有节能环保、效率高、能耗低、噪声和振动水平低等优点。

我国航空工业通飞自主研制的AG60E电动飞机

电动直升机:在垂直起降飞行器领域,也有多款电动直升机已经亮相或正在开发中,如Maker、VX4、City Airbus等。这些电动直升机展示了电动技术在垂直起降和空中交通方面的应用前景。

特斯拉h电动直升机概念设计

电驱动无人机

动无人机使用电池作为动力源,具有环保、噪音小、维护成本低等优点。在无人机中,电动马达驱动是目前应用最广泛的驱动方式之一,分为直流电驱动和交流电驱动两种。

直流电驱动通常通过调节直流电机的输入电流来控制电机的转速和转矩。直流电机具有优良的调速性能和动态响应速度,适合需要精确控制转速和转矩的场合,如电动汽车、航空航天和机器人等领域。此外,直流电机的电磁转矩特性也使得它在电动汽车驱动系统中具有广泛应用。然而,直流电机也存在一些缺点,如体积和重量较大、价格较高、维护复杂且寿命相对较短,同时换向时易产生火花和电磁干扰,这限制了它在某些高速、大容量场合的应用。

交流电驱动则是通过调节交流电机的输入电压或电流来控制电机的转速和转矩。交流电机结构简单、制造成本相对较低,且稳定性高,可长时间连续运转。它在工业生产、家庭电器以及新能源汽车等领域都有广泛应用。不过,交流电机的控制精度相对较低,效率也可能不如直流电机高,同时对电源电压和频率的要求也较高。

电动系统主要由动力电机、动力电源、调速系统三部分组成,其中的动力电机可以分为有刷电动机和无刷电动机。

然而,电驱动无人机也存在一些缺点,如电池能量密度有限,导致续航时间短,可能不适用于长时间的航拍和侦察任务。为了解决这个问题,研究人员正在探索新的动力来源,如氢燃料电池、激光发射器和太阳能发电等,以提高无人机的效率和续航能力。

电驱动飞机可以续航多久?

电驱动飞机的续航时间因多种因素而异,包括电池容量、能量密度、飞行速度、载重以及飞行条件等。

以Velis Electro为例,这是一款两座飞机,主要用于飞行员训练。它使用两块11千瓦时的液冷锂电池驱动,巡航速度达到100英里/小时(约160.9公里/小时),续航时间在50分钟左右。

目前已知的一些电驱动飞机如RX4E电动飞机,其最大航程为300公里,续航可达一个半小时,这得益于其总容量达到70千瓦时的系统动力电池装机。

然而,也有其他电驱动飞机具有更长的续航能力。比如某些电动飞机在纯电模式下可以飞行200公里,而当电量由发电机补充时,续航里程可达到400公里,在某些特定配置和载重条件下,续航里程可以延长至800公里。

大型飞机为何无法电驱动?

现有的电池技术尚未达到满足大型飞机商业化应用的标准。

这主要是由于现有电池的能量密度相对较低,难以提供大型飞机所需的长时间、高功率的电力输出。同时,电池的重量和体积也是一个重要的限制因素,大型飞机需要搭载大量的电池才能保证足够的续航能力,这会导致飞机的重量和体积显著增加,影响飞行性能和经济性。

简单的来说这是一个悖论,大型飞机吨位都非常大,以空客A380为例,一般而言,A380客机空重为245吨,而最大起飞重量可以达到575吨。也有数据指出其起飞重量可达560吨。

要驱动如此吨位的飞机,电池的重量也是惊人的,按照目前的科技,也许电池的重量也会达到百吨,显然是不现实的。

续航越高,电池就要越重,电池越重,经济性也就越差。

此外,电池的安全性和可靠性也是需要考虑的关键因素。大型飞机对电力系统的要求极高,任何故障都可能对飞行安全造成严重影响。而目前的电池技术在安全性、稳定性和寿命等方面还有待进一步提高。

因此,尽管电驱动技术在小型飞机和无人机等领域已经取得了一定的应用成果,但在大型飞机领域仍然面临着巨大的挑战。要实现大型飞机的电驱动商业化应用,还需要在电池技术、电力系统设计、飞机结构设计等多个方面进行深入研究和创新。

不过,随着科技的不断进步和创新,未来电池技术有望取得突破,满足大型飞机商业化应用的需求。这将是一个长期而复杂的过程,需要全球航空业、能源业和科研机构的共同努力和合作。

汽车电驱动和飞机电驱动有什么区别?

汽车电驱动系统主要满足地面行驶的需求,其驱动功率相对较小,而且汽车对电机功率要求并不高。在车辆速度提升后,其驱动功率会显著降低,这使得电动汽车不需要配备额定功率过大的电机。

相对而言,飞机电驱动系统需要满足空中飞行的需求,对驱动功率的要求更高,需要更大的驱动功率、持续工作时间和稳定性。

工作环境也是两者之间的一个重要区别。汽车电驱动系统的工作环境相对简单,主要受到地面条件、气候等因素的影响。而飞机电驱动系统则需要面对更为复杂和严酷的工作环境,包括高空低温、高速气流、振动等因素,这对电驱动系统的可靠性和耐久性提出了更高的要求。

此外,安全要求也是两者之间的一个显著差异。由于飞机在空中飞行,一旦发生故障或事故,后果往往比汽车更为严重。因此,飞机电驱动系统的安全要求更高,需要更为严格的测试和验证,以确保其在极端条件下的可靠性和安全性。

最后,从实际应用的角度来看,汽车电驱动技术已经相对成熟,并在市场上得到了广泛应用。而飞机电驱动技术仍然面临许多挑战,如电池重量、能量密度、充电时间等问题,这限制了其在飞机上的广泛应用。尽管有一些小型的无人机或特定用途的飞机采用了电驱动技术,但大型商业客机的电驱动技术仍然处于研究和探索阶段。

固态电池

综上所述,未来小型电驱动飞机会越来越普及,但是大型电驱动飞机任重道远,只有某一天,电池技术取得革命性的突破,比如固态电池,并且这种技术成熟化并且达到商业化标准,才有可能真正实现飞机电驱动。

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简介:蒋开