電動飛機也能“習武”,未來軍用或可期

2019年11月27日09:12  來源:科技日報
 
原標題:電動飛機也能“習武”,未來軍用或可期

  專家聊裝備

  美國國家航空航天局(NASA)近日在位於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驗性電動飛機X-57。據透露,這架電動飛機離首次試飛還有至少一年的時間。NASA的目標是在2020年末駕駛這架飛機升空。

  軍事專家文昌對科技日報記者科普道:“電驅動是未來武器裝備的一個趨勢,也是飛機發展的一個趨勢。電驅動的好處很多,如有利於能源的管理,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,為未來安裝更強大的雷達、定向能武器留下了余地。”

  提起電動飛機就不能不提起全電飛機和多電飛機。全電飛機廣義上講,是指飛行控制系統與機載系統所需功率全部由飛機中央供電系統提供的飛機,不再從發動機引氣,取消了液壓和氣壓系統等二次能源系統。狹義上講,全電飛機是指完全依靠電力飛行,不再採用傳統的燃氣發動機作為動力,而是利用某種電池,如燃料電池、太陽能電池等提供電力驅動的飛機。而多電飛機是實現全電飛機的中間產物,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。公開資料顯示,F-35戰斗機、空客A380、波音787都屬於多電飛機。

  廣義上的全電飛機類似於目前“朱姆沃爾特”級驅逐艦採用的方式,即用發動機帶動發電機產生電力,然后用電力驅動代替液壓驅動、氣壓驅動、機械驅動。文昌介紹:“與‘朱姆沃爾特’級驅逐艦所採用的全電推進不同,X-57則更徹底,使用電池提供電力驅動飛機飛行,而不是用燃氣輪機驅動發電機提供電力,是一款電動全電飛機。當然,目前受限於電池技術的發展,X-57的功率要遠小於‘朱姆沃爾特’這樣的艦艇。”

  目前,全電技術多見於小型旋翼無人機。如歐洲導彈集團(MBDA)公布了名為“幽靈”的無人機,是一種傾轉旋翼設計的電動垂直起降無人機。根據MBDA公布的數據,“幽靈”的巡航速度為180公裡/小時,巡航高度100米,作戰半徑超過10公裡,飛行續航時間超過60分鐘。

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

  文昌表示,目前看電動全電飛機有以下幾個優點,一是飛行過程中沒有碳排放,更加綠色環保,減少對燃油的依賴,降低費用﹔二是飛行噪音大幅降低,更加有利於飛機隱身性能的提升﹔三是能源轉換效率高,目前的飛機使用燃油,能源轉換效率低,而電池則會大幅提升能效比﹔四是可大幅減少飛機重量,降低飛機的復雜性,提高可靠性和可維修性。然而,當前制約電動全電飛機發展的因素中,電池技術是最主要的。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,飛機飛行在高空,環境溫度低,容易造成電力不足、續航下降。未來,隨著電池技術的進步,使用電池驅動的全電飛機應該大有用武之地。而且,類似於電動汽車,電動飛機結構相對簡單,在技術上也不存在太大的技術門檻。

  很多人關心,有人戰機上有類似的研制計劃麼?

  其實,由於目前受限於電池技術的發展,還沒有任何一個國家公開披露研制電動式全電戰機的計劃。“不過,將傳統機械驅動的部件,逐步更換為電機驅動的部件,已經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,現在電動飛機又浮出水面。可以肯定,未來武器裝備的電動化,應該是大方向。特別是在無人領域,目前在輕型、低速的無人裝備上,全電技術已經得到了廣泛應用。(記者 張強)

(責編:李強強、高紅霞)