2019年城市空運(yùn)領(lǐng)域及混合電推進(jìn)飛機(jī)技術(shù)的發(fā)展情況總結(jié)

低溫高效電力技術(shù)中心提出的一種先進(jìn)的商用運(yùn)輸飛機(jī)的概念，該中心在NASA的資助下開展全電動(dòng)飛機(jī)研究。

Beta Technologies在紐約普拉茨堡國際機(jī)場開展傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL原型機(jī)試飛。

在電推進(jìn)等新型技術(shù)的推動(dòng)下，城市空運(yùn)等變革性交通方式成為可能。AIAA學(xué)會(huì)能量優(yōu)化飛機(jī)系統(tǒng)集成委員會(huì)（EOA Systems Integration Committee致力于深入研究能量優(yōu)化飛機(jī)及其機(jī)載系統(tǒng)，涵蓋從概念研究到型號(hào)生產(chǎn)的全過程，并希望推動(dòng)學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的合作）總結(jié)了2019年城市空運(yùn)領(lǐng)域的進(jìn)展以及混合電推進(jìn)飛機(jī)技術(shù)的發(fā)展情況。2019年，按需空運(yùn)領(lǐng)域持續(xù)升溫，多家公司提出了新型飛行器開發(fā)項(xiàng)目或開展飛行試驗(yàn)，混合電推進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域開展了多項(xiàng)硬件級(jí)演示驗(yàn)證計(jì)劃。

多型城市空運(yùn)原型機(jī)試飛

2019年1月，美國佛蒙特州Beta技術(shù)公司在紐約普拉茨堡國際機(jī)場開展了傾轉(zhuǎn)旋翼電動(dòng)垂直起降（eVTOL）飛行器的飛行測試，測試工作處于冬季嚴(yán)寒的氣象條件下。同月，貝爾在拉斯維加斯消費(fèi)電子展上展出了Nexus eVTOL全尺寸模型，該機(jī)可容納4名乘客和1名飛行員， 在自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟后，可容納5名乘客。同樣在1月，波音公司旗下極光飛行科學(xué)公司在弗吉尼亞工程進(jìn)行了PAV雙座載人飛行器全尺寸原型機(jī)的試飛工作，由于升力風(fēng)扇故障（6臺(tái)風(fēng)扇中的1臺(tái)），原型機(jī)在完成4次試飛后墜毀。

5月，德國百合（Lilium）飛機(jī)公司完成了其五座全電動(dòng)涵道風(fēng)扇eVTOL飛行器首飛。原型機(jī)采用無人駕駛模式，進(jìn)行了起飛、懸停和著陸。同月，空客直升機(jī)公司在德國開展了四座City Airbus多旋翼飛行器的首次無人地面系留飛行測試。同樣在5月，馬薩諸塞州的Alaka'I技術(shù)公司展示了五座氫燃料電池多旋翼飛行器的全尺寸模型，設(shè)計(jì)續(xù)航時(shí)間可達(dá)4小時(shí)，據(jù)報(bào)道原型機(jī)于5月底開始試飛； 截至9月底，該公司與美國聯(lián)邦航空局（FAA）合作開展認(rèn)證基礎(chǔ)工作。

按需空運(yùn)與城市運(yùn)營體系的整合工作

2019年1月，佐治亞理工學(xué)院城市與區(qū)域空運(yùn)中心在亞特蘭大舉行了為期1天的會(huì)議，與會(huì)的100余名學(xué)者、企業(yè)家和政府人員討論了本地城市空運(yùn)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

3月，GoFly國際個(gè)人飛行器大賽第二階段角逐結(jié)束，5支獲獎(jiǎng)隊(duì)伍各獲得了5萬美元獎(jiǎng)金。該活動(dòng)為期2年、耗資200萬美元，旨在促進(jìn)個(gè)人飛行器的發(fā)展。

7月，歐盟航空安全局（EASA）發(fā)布了“小型垂直起降（VTOL）飛機(jī)專用條件”，旨在降低監(jiān)管的不確定性，為該類新型飛行器提出了較高的要求。例如， 對(duì)于在人口稠密地區(qū)上空運(yùn)行/執(zhí)行商業(yè)客運(yùn)服務(wù)的VTOL飛行器，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平要求與運(yùn)輸類飛機(jī)接近。

10月，美國國家航空航天局（NASA） 發(fā)出了第一屆城市空運(yùn)大挑戰(zhàn)和GC研發(fā)測試的招標(biāo)書，對(duì)運(yùn)行概念和方案進(jìn)行綜合演示，從而改善城市空運(yùn)的安全性和可擴(kuò)展性。

混合電推進(jìn)技術(shù)由概念階段

向演示驗(yàn)證跨越

混合電推進(jìn)技術(shù)是解決飛機(jī)推進(jìn)、動(dòng)力與熱管理問題的有效途徑。在系統(tǒng)研究領(lǐng)域，2019年4月柯林斯航空航天公司（聯(lián)合技術(shù)公司旗下）宣布投資5000萬美元， 建設(shè)面積2300平方米的先進(jìn)電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室“電網(wǎng)”，該實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃于2021年全面運(yùn)行，支持功率等級(jí)1兆瓦的電機(jī)、電機(jī)控制器和電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測試。

在支線飛機(jī)領(lǐng)域，羅羅8月份宣布用于E-Fan X支線混合電推進(jìn)驗(yàn)證機(jī)的2.5兆瓦發(fā)電機(jī)已進(jìn)入地面測試階段。在6月巴黎航展上，羅羅宣布將收購西門子電動(dòng)飛機(jī)業(yè)務(wù)，該項(xiàng)收購于10月1日完成； 聯(lián)合技術(shù)高級(jí)項(xiàng)目（UTAP，聯(lián)合技術(shù)公司旗下）公布了804項(xiàng)目，計(jì)劃在3年內(nèi)完成基于龐巴迪沖9-100飛機(jī)的混合電推進(jìn)改裝及試飛工作，實(shí)現(xiàn)燃油消耗降低30%的技術(shù)目標(biāo)；基線飛機(jī)的一臺(tái)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)將被并聯(lián)混合電推進(jìn)系統(tǒng)替代，包含1兆瓦發(fā)動(dòng)機(jī)（針對(duì)巡航效率優(yōu)化）和1兆瓦電機(jī)（電池驅(qū)動(dòng)，主要為起飛、爬升階段提供動(dòng)力）。

在輕型飛機(jī)領(lǐng)域，加拿大海港航空于3月宣布與電機(jī)初創(chuàng)公司magniX建立合作關(guān)系，基于德哈維蘭“海貍”飛機(jī)開展全電推進(jìn)系統(tǒng)改裝，試飛已于12月完成， 計(jì)劃2021年進(jìn)行商業(yè)飛行認(rèn)證。6月， 安飛公司展示了基于賽斯納337天空大師改裝的混合電推進(jìn)飛機(jī)，采用電池驅(qū)動(dòng)的180千瓦電機(jī)取代基線飛機(jī)后部的發(fā)動(dòng)機(jī)， 計(jì)劃于2021年取得認(rèn)證。NASA持續(xù)推進(jìn)全電X-57演示驗(yàn)證計(jì)劃，8月進(jìn)行了大展弦比機(jī)翼載荷測試?；旌想娡七M(jìn)初創(chuàng)公司祖納姆則遭遇財(cái)務(wù)危機(jī)，于7月關(guān)閉了位于華盛頓州博塞爾的總部并解雇了大部分員工。

在學(xué)術(shù)界，NASA資助了多項(xiàng)技術(shù)研究項(xiàng)目。NASA為伊利諾伊大學(xué)香檳分校飛機(jī)低溫高效電力技術(shù)中心提供了為期3年、總額600萬美元的資助，研發(fā)基于液態(tài)氫燃料電池的全電推進(jìn)飛機(jī)。

NASA資助下開展的高校電推進(jìn)計(jì)劃已完成第二年的研究與硬件開發(fā)，由俄亥俄州立大學(xué)、佐治亞理工學(xué)院、威斯康辛大學(xué)-麥迪遜分校、馬里蘭大學(xué)和北卡羅萊納A＆T州立大學(xué)共同開展；在5年的研究中，高校將開展電池測試、200千瓦電機(jī)-電力電子設(shè)備-熱管理系統(tǒng)測試以及基于硬件開發(fā)和測試數(shù)據(jù)的系統(tǒng)級(jí)評(píng)估。