什么是電動飛機
編輯電動飛機是由供電的飛機電力經由一個或螺旋槳驅動多個電動馬達,幾乎總是。電力可以通過多種方法提供,最常見的是電池或太陽能電池。
電動模型飛機至少從1970年xxx始飛行,是小型無人駕駛飛行器(UAV)或無人機的先驅,后者在21世紀已被廣泛用于多種用途。
雖然電動系留直升機的載人飛行可以追溯到1917年,飛艇的載人飛行可以追溯到上個世紀,但xxx架載人自由飛行的電動飛機MB-E1直到1973年10月才實現,而今天大多數載人電動飛機仍然只是實驗原型。2015年至2016年間,陽光動力2號利用太陽能完成了地球的環球航行。最近,商業客機和個人飛行器對電動客機的興趣有所增長。
電力儲存和供應
編輯二氧化碳2排放,通過對氣候變化的影響,最近成為電動飛機開發的主要驅動力,零排放電動動力系統是一些開發團隊的目標。航空占所有化石燃料產生的CO2排放量的2.4%,其在2013年至2018年間占總排放量的份額增加了32%。另一個好處是降噪的潛力,在一個噪音污染嚴重的行業,減排問題。與內燃機不同,電動機也不會隨著海拔升高而失去動力,避免需要采取復雜且昂貴的措施來防止這種情況發生,例如使用渦輪增壓器。
儲存和供應必要電力??的機制有很大差異,每種機制都有明顯的優點和缺點。使用的機制包括:
- 太陽能電池使用光伏材料將太陽光直接轉化為電能。
- 使用化學反應產生電能的電池,充電時會反轉。
- 燃料電池在化學反應中消耗燃料和氧化劑來發電,它們需要加油,通常是氫氣。
- 超級電容器是一種電池/電容器混合體,可在電化學反應中釋放儲存的能量,并且可以快速充電。
- 微波是能量橫梁從遠程發射機。
- 連接到地面電源的電源線。
太陽能電池
太陽能電池將陽光直接轉化為電能,或者用于直接功率或臨時存儲。太陽能電池的功率輸出很低,需要將許多電池連接在一起,這限制了它們的使用。典型的太陽能電池板以15-20%的轉換效率(太陽能到電能)在陽光直射下產生約150-200W/m2(0.019-0.025hp/sqft)。可用區域受到進一步限制,因為性能不佳的面板的輸出會影響其電路上所有面板的輸出,這意味著它們都需要類似的條件,包括與太陽的角度相似,并且不被陰影遮蔽。
2010年至2020年間,太陽能電池組件成本下降了90%,并繼續以每年13-15%的速度下降。太陽能電池的效率也大幅提高,從1955年的2%上升到1985年的20%,現在一些實驗系統已經超過44%。
陽光的自由可用性使太陽能對高海拔、長續航應用具有吸引力,在這些應用中,寒冷和減少的大氣干擾使它們比在地面上的效率要高得多。干燥空氣溫度隨海拔升高而下降,稱為環境遞減率(ELR),平均為6.49°C/km(在飛行員訓練中記憶為1.98°C/1,000英尺或3.56°F/1,000英尺),因此典型客機巡航高度約35,000英尺(11,000米)的溫度將xxx低于地面。
夜間飛行,例如耐力飛行和提供24小時覆蓋區域的飛機,通常需要備用存儲系統,該系統在白天從剩余電力中充電,并在天黑時提供電力。
電池
由于其相對較高的存儲容量,電池是電動飛機最常見的機載儲能組件。電池xxx動力飛艇在十九世紀,但鉛酸電池是非常沉重,但直到其它化學物質,如鎳鎘(NiCd)后來在二十世紀的到來,該電池成為實用的重于-空中飛機。現代電池大多是基于鋰技術的可充電電池。
2017年,電池的可用功率估計約為170Wh/kg,包括系統效率在內的軸功率為145Wh/kg,而燃氣輪機從11,900Wh/kg燃料中提取的軸功率為6,545Wh/kg。2018年,包括包裝和配件在內的鋰離子電池估計為160Wh/kg,而航空燃料為12,500Wh/kg。
全電力推進仍然有限的潛在通用航空,是在2018年的比能量的電力存儲仍然只有2%的航空燃油。這種1:50的比例使得電力推進對于遠程飛機來說是不切實際的,因為500海里(930公里)的全電動、12座飛機的任務需要將電池功率密度增加六倍。
截至2019年,xxx的鋰離子電池達到250-300Wh/kg,足以滿足小型飛機的需求,而支線客機需要500Wh/kg的電池組,而空客A320大小的單通道需要2千瓦時/公斤。這種電池可以降低一些短程飛行的總體運營成本。例如,HarbourAirBeavers中使用的300kWh電池組的充電成本約為30加元,相比之下,運行Pratt&WhitneyR-985WaspJunior汽油發動機一小時(燃燒91升)需要160美元;24美制加侖(20英制加侖)。
充電
所述SAE國際AE-7D委員會由形成Electro.Aero在2018年標準化電動飛機充電和能量存儲。最早制定的文件之一是AS6968標準,用于電動飛機的亞兆瓦電動飛機充電。AE-7D委員會還在開發用于兆瓦功率級充電的航空航天信息報告AIR7357。
輕型飛機
編輯xxx架商用的、未經認證的生產電動飛機AlisportSilentClub自動起飛滑翔機于1997年試飛。它可選地由13千瓦(17馬力)直流電動機驅動,使用40公斤(88磅)電池運行存儲1.4kWh(5.0MJ)的能量。
2003年,LangeAntares20E獲得了xxx電動飛機適航證書。也是一款電動、自起飛20m(66英尺)滑翔機/滑翔機,配備42kW(56hp)DC/DC無刷電機和鋰離子電池,充滿電的電池可以爬升至3,000米(9,800英尺)。首飛是在2003年。2011年該飛機贏得了2011年Berblinger比賽。
2005年,ACPropulsion的AlanCocconi在其他幾名飛行員的協助下駕駛一架名為“SoLong”的無人駕駛飛機不間斷飛行48小時,完全由太陽能推動。這是xxx次這樣的全天候飛行,依靠安裝在飛機上的電池中存儲的能量。
2007年,非營利性CAFE基金會在舊金山舉辦了xxx屆電動飛機研討會。
在波音主導的FCD(燃料電池演示)項目使用鉆石HK-36超迪莫納電機滑翔機作為一種研究測試床氫燃料電池供電的輕型飛機。成功的飛行發生在2008年2月和3月。
所述牛牛電是第2座電動飛機曾經,飛行,而牛牛電G2是生產版本,這是在2011年技術一個40千瓦(54馬力)引入電動機和鋰電池為自動發射到2,000米(6,600英尺)的高度,之后發動機收回,然后飛機作為滑翔機翱翔。這是xxx架實現批量生產的雙座電動飛機。
首屆NASA綠色飛行挑戰賽于2011年舉行,并于2011年10月3日由PipistrelTaurusG4獲勝。
2013年,ChipYates證明了世界上最快的電動飛機LongESA,即改裝的RutanLong-EZ,在國際航空聯合會驗證的一系列試驗中可以勝過汽油動力的塞斯納飛機和其他飛機。LongESA被發現更便宜,具有更高的xxx速度和更高的爬升率,部分原因是飛機能夠在高空保持性能,因為低空氣密度不會損害發動機性能。
2017年,西門子使用改裝的ExtraEA-300特技飛機330LE創造了兩項新記錄:3月23日,該飛機在德國DinslakenSchwarzeHeide機場達到了約340公里/小時(210英里/小時)的最高速度)超過3公里(1.9英里),第二天,它成為xxx架滑翔機牽引電動飛機。
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