电动飞机—美国航空航天局正改变航空飞行的未来

世界需要更清洁,低噪音的飞机来代替今天高油耗,噪音污染严重的商用飞机。

美国航空航天局在电动飞机方面的研究已经做了很多努力,并且今天NASA宣布其下一代X-plane概念机:X-57系列“Maxwell”。

Maxwell是一种混合电动研究型飞机,配有14个电动推进马达,位于飞机的两翼。试验机型在未来4年中将会进行一系列的测试,以证明电力推进能够使得飞机噪音更低,效率更高,对环境污染更少。

“美国航空航天局开发的试验型X-plane是未来10年“新飞行地平线计划”的关键部分,X-57系列飞机将开启未来飞行的新时代。”—Charles Bolden,美国航空航天局主管

在飞机的起飞和着陆阶段,Maxwell飞机将使用其14个马达产生足够的推动力,但是一旦飞到高空,该飞机将只使用两翼上较大的两个马达来产生动力。

美国航空航天局计划研制的X-57Maxwell飞机图

对于一个小型私人飞机要以175英里每小时进行飞行的话,NASA的工程师相信这种独特的设计可以减少大量的能源消耗。

“直接参与这款混合动力飞机研究的NASA研究人员选择将飞机命名为“Maxwell”是为了向19世纪苏格兰物理学家James Clerk Maxwell致敬,这位物理学家奠定了电磁学理论发展的基础。他对人类理解物理学所做出的贡献不亚于阿尔伯特爱因斯坦和伊萨克牛顿。”-美国航空航天局

Maxwell是美国航空航天局发起的“新飞行地平线”计划的产物:该计划是一个为期10年的项目,目的是要开发新一代的X-planes,这种飞机能使用清洁能源,使用更少的化石燃料,并且噪音要比现在的商用飞机低很多。在总统2017年预算中,NASA获得了7.9亿美元资金来资助新飞行地平线计划。

美国航空航天局对航空创新的贡献

当我们谈到美国航空航天局时,我们经常会想到火星上的机器人或者国际太空站上的宇航员们,我们不应该忘记NASA(National Aeronautics and Space Administration)机构名称中缩写的第一个“A”。就像我曾在上一篇文章中指出的:

100年来,美国航空航天局和其前身国家航空顾问委员会一直在试验各种飞行设备推动航空技术的发展。通过政府资金的支持 ,美国航空航天局降低了私人企业的研发费用,缩短了航空新技术投入商用的周期。

X-planes刚开始被命名为XS-planes,代表eXperimental Supersonic,后来简称为X,该款飞机是用于研究目的的所有飞机中的一种。NASA曾经提出了56个X-plane飞机概念,这些项目代表了NASA近年来在航空研究中取得的巨大进步。

美国航空航天局 1950年代研制的X-15火箭式飞机,是当时最快飞行高度最高的飞机。

为了实现“新飞行地平线”计划设定的目标,的研究人员一直在设计新型飞机,用电动机代替使用含铅航空燃料的发动机。

这种设计上的改变带来很多好处。内燃发动机需要笨重的诱导阻力机制来冷却空气,燃烧吸入的空气,还需要燃料管路,处理废气等。

相比之下,电动机更小,更简单,可拆卸部件更少。基于这些原因,电动飞机能够解决排放问题,就像电动汽车一样,要比现在的商用飞机噪音更低。

美国航空航天局的X-plane概念机展示

但是,电动飞机需要有能量源。Maxwell主要通过电池供电。不幸的是,电池需要充电,而且除非将整个飞机的设计进行调整来使用太阳能面板充电,否则你只能进行短距离飞行。

但是,就像美国航空航天局所说,这款飞机主要是为私人飞机进行设计的,其设计没有考虑长途飞行。

现在市场上电池的储电能力和重量是电动机的主要制约因素,但是汽车领域的一些企业比如特斯拉正致力于改变这种现状。

电动飞机的设计也存在很多挑战,但是其发展的潜力也是非常大的(而且国会也有要求),所以还是值得去进行尝试的。NASA曾经通过基础研究工作推动了商用航空产业的发展。现在通过“新飞行地平线”计划,NASA希望坚持这一传统。

电力驱动的未来

电动飞机肯定会改变航空的未来,如果人类要在未来继续飞行的话,我们必须要拥抱这一新的飞行时代。

根据机构的研究报告,世界上拥有的石油资源只够人类使用到2100年。随着我们离这一时刻越来越近,石油的价格将会越来越高。

最终,我们需要放弃内燃发动机以及使用内燃机的飞机。要做到这一点,我们需要在飞机的设计上,电池技术,太阳能电池以及电动机等方面进行创新。

除了NASA,像波音和空中客车等这类公司,甚至其他一些国家也开始在这一领域进行投资。像GL-10,Helios,E-Fan以及Solar Impulse等一些飞机已经证明了电动飞机的可行性。

埃隆马斯克也曾暗示他计划开发电动喷气式飞机。当被问及他“下一个伟大的想法”时,马斯克回应说,“我一直在考虑垂直起降电动喷气式飞机。我的意思是,我想我还要做点事情。我对这件事非常有兴趣。”

美国航空航天局的Maxwell是近十年来第一架X-plane飞机,该机构计划在“新飞行地平线计划”中开发5款电动飞机。通过该计划获得的技术和知识将转移到私人部门中,最终希望电动飞机被人们普遍接受,将彻底改变我们已知的飞行模式。

原文发布于微信公众号 - 点滴科技资讯(DDKJZX)

原文发表时间:2016-06-22

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