混合动力电动和燃油飞机如何使绿色飞机旅行

到2030年，空中交通量每年将以5%的速度增长，科学家们正在研究如何使飞机更具可持续性。但是，由于当前的电池使电动飞机过于沉重，混合燃料和电动模型可能为绿色航空旅行指明了前进的方向，并可能在15年内成为航空器。

航空业为欧洲经济做出了巨大贡献，每年创造超过5,000亿欧元的收入，并提供930万个就业机会。但这也有对环境的影响，需要解决。飞行占全球温室气体排放量的2%以上，在欧洲约占3%。为了实现欧盟到2050年实现净零温室气体排放的目标，需要更可持续的飞机。

随着航空业受到大流行病的严重打击，导致航空运输量下降，使航空旅行可持续成为欧洲复苏的关键。

开发混合动力飞机可能是解决方案的一部分。与混合动力汽车类似，该技术结合了两种动力来源，通常是燃料和电池或氢燃料电池。

法国图卢兹大学LAPLACE实验室的高级科学家兼副主任Xavier Roboam博士说：“通过混合来源，可以减少飞机的燃油消耗，从而减少对环境的影响。” “这是最后一步之前的第一步，可能是零排放全电动飞机。”

能量密度或您每千克获得的能量数量仍然是电动飞机的限制因素。为电动机提供动力所需的电池仍然太重，无法单独使用可行的替代品，在这种情况下，电池通常比可提供相同能量的煤油喷射燃料重约30倍。小型电动飞机已经成功进行了短时间的试飞，到明年年底，世界上最大的电动飞机可能会开始载运多达9名乘客的长达160公里的商业航班。但是，像今天的常规飞机那样，电池将使一架载满人的大型飞机行驶数千公里，这会使飞机太重而无法起飞。

混合动力飞机目前更具前景，因为使用一些燃料有助于解决重量问题。Roboam博士及其同事正在研究如何通过HASTECS项目进一步减轻飞机的重量。

他们专注于主要组件，例如在两个电源和电动机之间转换功率的系统。他们正在创建新的设计，并通过计算机仿真对其进行测试。Roboam博士说：“我们正在努力使您能够提供的功率与传递该功率所需的重量之间的比率最大化。”

FutPrInt50项目正在探索混合飞机设计的不同概念。图片来源：斯图加特大学

该项目针对特定目标。我们的目标是设计一种电动马达，该电动马达将使当今使用的电动马达(如特斯拉电动汽车)的功率重量比增加一倍，到2035年达到每千克10千瓦。他们还希望提高功率输出。功率转换器的重量比达到每千瓦25千瓦。达到这两个目标将使混合动力飞机比预计的2025年减轻约1600公斤的重量，并节省多达10%的燃料。

经过大约四年的工作，该团队已实现了电动机的目标。他们能够通过使用电磁材料来优化其结构，例如使用称为Litz线的特殊线有助于改善其性能。减小尺寸后，电动机的热量会增加，因此，团队成员还想出了一种使用内部冷却系统对电动机进行冷却的更有效方法。

对于功率转换系统，通过修改其结构和改进冷却系统可以超越其目标。Roboam博士说：“我们超出了对该项目非常成功的目标。”

明年项目完成后，Roboam博士和他的同事希望通过进行实验来验证HASTECS期间产生的仿真结果。但是他们将需要找到一个可以提供高功率来测试其设计的实验设备。Roboam博士说：“进行这样的验证非常复杂，而且成本很高，因为它是(要求)一兆瓦功率的非常高功率的应用。”