ä¸‹è½½æœ¬æœŸå ¨æ–‡ - Air & Space Power Chronicles

推 动 实 现 美 国 空 军 的 能 源 计 划
图 2 :Flight Design 公 司 研 制 的 混 合 电 动 推 进 系
统 ( 取 自 Jason Paur, “Hybrid Power Comes to
Aviation”), 见 注 释 4。
加 力 , 用 于 起 飞 和 爬 升 过 程 。 4 这 种 动 力 辅
助 并 联 混 合 配 置 还 允 许 飞 行 员 在 发 动 机 故 障
时 利 用 电 动 力 滑 翔 。 另 一 家 公 司
AeroVironment 在 为 大 型 遥 驾 飞 机 研 制 电 气 驱
动 与 氢 燃 活 塞 发 动 机 混 合 配 置 的 系 统 , 准 备
安 装 到 其 高 空 长 时 “ 全 球 观 察 者 ”(Global
Observer) 遥 驾 飞 机 中 。 5 在 此 之 前 , 加 州 大
学 戴 维 斯 分 校 三 位 研 究 人 员 已 经 推 出 一 种 用
于 小 型 遥 驾 飞 机 的 混 合 电 动 系 统 概 念 设 计 ,
为 空 军 理 工 学 院 目 前 研 制 的 遥 驾 飞 机 样 机 奠
定 了 基 础 。 6
空 军 理 工 学 院 毕 业 生 Ryan Hiserote 选 取
了 三 种 用 于 小 型 遥 驾 飞 机 的 典 型 并 联 式 混 合
电 动 系 统 概 念 设 计 , 每 种 设 计 采 用 三 种 电 池
放 电 结 构 , 共 构 成 九 种 不 同 配 置 。 7 通 过 对
比 研 究 他 发 现 : 对 于 一 架 执 行 典 型 的 五 小 时
情 监 侦 飞 行 任 务 的 遥 驾 飞 机 来 说 , 最 适 合 的
配 置 是 一 台 内 燃 机 加 一 台 电 动 机 和 一 个 离 合
机 构 , 脱 开 发 动 机 之 后 , 飞 机 便 转 入 电 动 静
音 飞 行 。 在 情 监 侦 空 中 飞 行 过 程 中 , 发 动 机
处 于 关 机 状 态 , 从 而 减 少 飞 机 噪 音 痕 迹 。 在
空 军 理 工 学 院 航 空 航 天 工 程 系 学 习 的 军 队 和
文 职 学 员 在 Fred Harmon 助 理 教 授 的 指 导 下 ,
正 在 设 计 一 种 基 于 双 点 概 念 设 计 的 混 合 电 动
遥 驾 飞 机 样 机 , 此 设 计 中 包 含 一 台 能 保 证 巡
航 速 度 的 内 燃 机 、 一 台 电 动 机 和 一 组 能 保 持
较 低 续 航 速 度 ( 巡 逻 速 度 ) 的 蓄 电 池 。 这 种
并 联 式 混 合 电 动 设 计 比 仅 采 用 电 动 动 力 的 飞
机 获 得 更 长 的 留 空 时 间 和 更 远 的 航 程 , 并 且
比 汽 油 动 力 飞 机 表 现 出 更 小 的 噪 音 和 热 痕
迹 。 此 新 型 遥 驾 飞 机 重 量 为 13.6 千 克 , 耗
油 比 传 统 内 燃 机 动 力 飞 机 低 40%, 在 执 行 空
中 情 监 侦 任 务 期 间 仅 依 靠 电 动 系 统 动 力 飞 行 ,
即 处 于 “ 静 音 ” 飞 行 模 式 , 从 而 提 高 飞 机 的
任 务 能 力 。 这 些 科 研 努 力 表 明 , 人 们 对 混 合
电 动 技 术 运 用 于 航 空 航 天 领 域 的 兴 趣 越 来 越
高 , 也 表 明 此 技 术 具 备 作 战 潜 力 。
除 了 研 究 碳 氢 辅 助 燃 料 动 力 发 动 机 的 混
合 电 动 系 统 之 外 , 许 多 公 司 和 高 等 院 校 还 在
开 发 基 于 燃 料 电 池 的 技 术 , 希 望 将 此 技 术 用
于 航 空 领 域 。 波 音 公 司 最 近 成 功 试 飞 一 款 有
人 驾 驶 飞 机 ( 采 用 Dimona 电 动 机 的 双 座 滑 翔
机 ,16.3 米 翼 展 ), 该 机 使 用 质 子 交 换 膜 燃
料 电 池 / 锂 离 子 电 池 混 合 推 进 系 统 。 8 波 音 公
司 专 家 相 信 , 这 种 燃 料 电 池 技 术 可 以 驱 动 小
型 有 人 和 无 人 驾 驶 飞 机 。 对 于 大 型 商 用 飞 机 ,
设 计 人 员 可 能 将 固 态 氧 化 物 燃 料 电 池 用 作 如
辅 助 动 力 装 置 等 二 次 发 电 系 统 。 佐 治 亚 州 理
工 学 院 也 设 计 、 制 成 并 试 飞 一 款 燃 料 电 池 动
力 遥 驾 飞 机 。 9 另 外 , 美 国 海 军 最 近 起 飞 一
款 称 为 “ 离 子 虎 ”(Ion Tiger) 的 小 型 遥 驾 飞 机 ,
飞 机 动 力 来 自 一 个 500 瓦 燃 料 电 池 。 10 还 有 ,
空 军 研 究 实 验 室 制 成 一 种 基 于 燃 料 电 池 的 系
统 , 为 一 款 “ 美 洲 狮 ”(Puma) 遥 驾 飞 机 提
供 动 力 。 依 据 和 空 军 研 究 实 验 室 签 署 的 一 份
小 企 业 技 术 创 新 科 研 协 议 , 他 们 对 原 来 只 靠
蓄 电 池 提 供 动 力 的 “ 美 洲 狮 ” 进 行 了 改 造 ,
改 用 燃 料 电 池 混 合 系 统 , 从 而 将 此 飞 机 的 续
航 时 间 从 3 小 时 提 高 到 9 小 时 , 极 大 改 善 了
飞 机 的 任 务 能 力 。 11 在 2009 年 7 月 ,
21