西門子S7-300AOAI模塊

西門子、空客和羅爾斯?羅伊斯三家公司今天宣布，他們將首開先河——利用大型飛機來測試混合動力電力推進系統(tǒng)。一架100座BAe146飛機被作為飛行 試驗平臺，計劃于2020年實現(xiàn)首飛。在接受《未來之窗》采訪時，西門子eAircraft業(yè)務(wù)部負責人Frank Anton博士和西門子eAircraft業(yè)務(wù)部E-Fan X項目經(jīng) 理Wulf Roscher與我們探討了這個革命性項目。eAircraft業(yè)務(wù)部負責開展西門子所有與電動飛機相關(guān)的業(yè)務(wù)。

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三大巨頭正在合力打造的E-Fan X是一架混合動力電動飛行客機測試版，它計劃于2020年飛上藍天。為此，西門子正在研發(fā)一個輸出功率為2兆瓦的電力 推進系統(tǒng)，此舉有望打破輕型驅(qū)動系統(tǒng)的現(xiàn)有紀錄。這個推進系統(tǒng)源自空客與西門子從2016年開始的合作，但E-Fan X本身將在該合作范圍之外研發(fā)。

鑒于西門子現(xiàn)有的eAircraft業(yè)務(wù)，這個項目對于西門子而言意味著什么？

Frank Anton：繼我們2016年與空客達成合作伙伴關(guān)系之后，這架大型飛行測試機將是eAircraft邁向混合動力電動飛機未來的一大步 。通過在飛行中測試這架測試機及其電力推進系統(tǒng)，我們將學會如何讓這項顛覆性創(chuàng)新技術(shù)在航空領(lǐng)域大顯身手。

歸功于我們現(xiàn)有的面向無人機以及超輕型和輕型運動類飛機的驅(qū)動系統(tǒng)，我們已經(jīng)涉足航空領(lǐng)域。不久前，我們還推出一個用于城市電動空中出租 CityAirbus的電機原型。

現(xiàn)在，我們正充分運用在研發(fā)這些輸出功率級別的電機過程中積累的經(jīng)驗，研制*個適用于座位數(shù)在50到100之間的混合動力電動商用飛機的解決方案。 這一發(fā)展將促使航空客運降低噪聲，同時更具可持續(xù)發(fā)展性。

你們的計劃究竟是什么呢？

Wulf Roscher：eAircraft迄今為止開發(fā)的電力推進系統(tǒng)，譬如，我們“創(chuàng)紀錄的驅(qū)動系統(tǒng)”，已經(jīng)擁有高達250千瓦的輸出功率。但現(xiàn) 在，我們正在開發(fā)適用于支線飛機的2兆瓦電力推進系統(tǒng)，其功率約為Extra 330LE驅(qū)動系統(tǒng)的8倍。支線飛機機翼上將安裝4到8個這樣的電機，為飛機的螺 旋槳或渦扇提供動力。這架飛行測試機的電力推進系統(tǒng)將從由機載渦輪機驅(qū)動的發(fā)電機獲得動力。起飛和爬升的動力則來自擁有700千瓦輸出功率的鋰離子 電池。

Anton：我們的目標是及時將測試機的4個渦輪噴氣發(fā)動機中的一個，更換為2兆瓦電力推進系統(tǒng)，以按計劃在2020年實現(xiàn)首飛。這將 是這樣的大功率電機首次用于推進飛機！我們可以設(shè)想，在隨后的測試中，我們將再把一個渦輪發(fā)動機更換為電力推進系統(tǒng)。

這樣強勁的驅(qū)動系統(tǒng)會不會很重、很占空間呢？盡管電動交通益處良多，但這樣的驅(qū)動系統(tǒng)是否高效呢？

Roscher：得益于我們在高級輕量化工程和高科技材料等領(lǐng)域開展的大量研究工作，我們將大幅降低驅(qū)動系統(tǒng)的尺寸和重量。盡管我 們之前的創(chuàng)紀錄電機已經(jīng)能夠持續(xù)實現(xiàn)高達5.2千瓦/公斤的功率密度，我們?nèi)韵Ｍ碌?兆瓦電機可以進一步大幅提升這一性能。

Anton：秘訣不在于材料或拓撲。我們所談?wù)摰倪@種超輕型推進系統(tǒng)之所以能夠研發(fā)并制造成功，完全是西門子PLM仿真軟件 SimcenterTM的功勞，它將所有已知的物理和技術(shù)影響納入考慮范圍。利用這項技術(shù)，我們通過迭代創(chuàng)建出數(shù)字化雙胞胎，從而以虛擬方式優(yōu)化我們的原型 機。這不僅加快了研發(fā)過程，也讓我們打造出更為強大的電機。