電動飛機(jī)X-57

專家聊裝備

美國國家航空航天局(NASA)近日在位于加利福尼亞州愛德華茲的阿姆斯特朗飛行研究中心展示了實(shí)驗(yàn)性電動飛機(jī)X-57。據(jù)透露，這架電動飛機(jī)離首次試飛還有至少一年的時間。NASA的目標(biāo)是在2020年末駕駛這架飛機(jī)升空。

軍事專家文昌對科技日報(bào)記者科普道：“電驅(qū)動是未來武器裝備的一個趨勢，也是飛機(jī)發(fā)展的一個趨勢。電驅(qū)動的好處很多，如有利于能源的管理，可以高效地把電力分配給最需要的組件。這使得裝備在不影響控制的情況下，為未來安裝更強(qiáng)大的雷達(dá)、定向能武器留下了余地。”

提起電動飛機(jī)就不能不提起全電飛機(jī)和多電飛機(jī)。全電飛機(jī)廣義上講，是指飛行控制系統(tǒng)與機(jī)載系統(tǒng)所需功率全部由飛機(jī)中央供電系統(tǒng)提供的飛機(jī)，不再從發(fā)動機(jī)引氣，取消了液壓和氣壓系統(tǒng)等二次能源系統(tǒng)。狹義上講，全電飛機(jī)是指完全依靠電力飛行，不再采用傳統(tǒng)的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)作為動力，而是利用某種電池，如燃料電池、太陽能電池等提供電力驅(qū)動的飛機(jī)。而多電飛機(jī)是實(shí)現(xiàn)全電飛機(jī)的中間產(chǎn)物，是指主要依靠電力飛行，但不排除使用部分其他能源的飛機(jī)。公開資料顯示，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機(jī)、空客A380、波音787都屬于多電飛機(jī)。

廣義上的全電飛機(jī)類似于目前“朱姆沃爾特”級驅(qū)逐艦采用的方式，即用發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，然后用電力驅(qū)動代替液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、機(jī)械驅(qū)動。文昌介紹：“與‘朱姆沃爾特’級驅(qū)逐艦所采用的全電推進(jìn)不同，X-57則更徹底，使用電池提供電力驅(qū)動飛機(jī)飛行，而不是用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)提供電力，是一款電動全電飛機(jī)。當(dāng)然，目前受限于電池技術(shù)的發(fā)展，X-57的功率要遠(yuǎn)小于‘朱姆沃爾特’這樣的艦艇。”

目前，全電技術(shù)多見于小型旋翼無人機(jī)。如歐洲導(dǎo)彈集團(tuán)(MBDA)公布了名為“幽靈”的無人機(jī)，是一種傾轉(zhuǎn)旋翼設(shè)計(jì)的電動垂直起降無人機(jī)。根據(jù)MBDA公布的數(shù)據(jù)，“幽靈”的巡航速度為180公里/小時，巡航高度100米，作戰(zhàn)半徑超過10公里，飛行續(xù)航時間超過60分鐘。

“類似X-57這樣的全電固定翼飛機(jī)還是近幾年剛剛興起的，可以肯定未來也是軍用飛機(jī)的一個方向，未來無論是有人還是無人固定翼飛機(jī)都可以在一些領(lǐng)域采用電動全電技術(shù)。”文昌說，X-57是一款輕型的通勤飛機(jī)，可以作為教練機(jī)、運(yùn)動飛機(jī)、私人飛機(jī)使用。這架飛機(jī)是由意大利制造的四座Tecnam P2006T改裝而成，原是一型雙發(fā)活塞式螺旋槳飛機(jī)。改裝后，它使用了14個電動巡航馬達(dá)，由專門設(shè)計(jì)的鋰電池供電，而不是通常的航空內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。

文昌表示，目前看電動全電飛機(jī)有以下幾個優(yōu)點(diǎn)，一是飛行過程中沒有碳排放，更加綠色環(huán)保，減少對燃油的依賴，降低費(fèi)用;二是飛行噪音大幅降低，更加有利于飛機(jī)隱身性能的提升;三是能源轉(zhuǎn)換效率高，目前的飛機(jī)使用燃油，能源轉(zhuǎn)換效率低，而電池則會大幅提升能效比;四是可大幅減少飛機(jī)重量，降低飛機(jī)的復(fù)雜性，提高可靠性和可維修性。然而，當(dāng)前制約電動全電飛機(jī)發(fā)展的因素中，電池技術(shù)是最主要的。一是能量密度低，如果想提供足夠的電力，其重量體積也會非常大;二是電池性能受溫度影響大，飛機(jī)飛行在高空，環(huán)境溫度低，容易造成電力不足、續(xù)航下降。未來，隨著電池技術(shù)的進(jìn)步，使用電池驅(qū)動的全電飛機(jī)應(yīng)該大有用武之地。而且，類似于電動汽車，電動飛機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單，在技術(shù)上也不存在太大的技術(shù)門檻。

很多人關(guān)心，有人戰(zhàn)機(jī)上有類似的研制計(jì)劃么?

其實(shí)，由于目前受限于電池技術(shù)的發(fā)展，還沒有任何一個國家公開披露研制電動式全電戰(zhàn)機(jī)的計(jì)劃。“不過，將傳統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動的部件，逐步更換為電機(jī)驅(qū)動的部件，已經(jīng)成為武器裝備研制的一個方向。”文昌指出，英國前不久提出要研制電動坦克，現(xiàn)在電動飛機(jī)又浮出水面。可以肯定，未來武器裝備的電動化，應(yīng)該是大方向。特別是在無人領(lǐng)域，目前在輕型、低速的無人裝備上，全電技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。