西門子S7-300AOAI模塊

西門子、空客和羅爾斯?羅伊斯三家公司今天宣布，他們將首開先河——利用大型飛機(jī)來測試混合動(dòng)力電力推進(jìn)系統(tǒng)。一架100座BAe146飛機(jī)被作為飛行 試驗(yàn)平臺(tái)，計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)首飛。在接受《未來之窗》采訪時(shí)，西門子eAircraft業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)人Frank Anton博士和西門子eAircraft業(yè)務(wù)部E-Fan X項(xiàng)目經(jīng) 理Wulf Roscher與我們探討了這個(gè)革命性項(xiàng)目。eAircraft業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)開展西門子所有與電動(dòng)飛機(jī)相關(guān)的業(yè)務(wù)。

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三大巨頭正在合力打造的E-Fan X是一架混合動(dòng)力電動(dòng)飛行客機(jī)測試版，它計(jì)劃于2020年飛上藍(lán)天。為此，西門子正在研發(fā)一個(gè)輸出功率為2兆瓦的電力 推進(jìn)系統(tǒng)，此舉有望打破輕型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)有紀(jì)錄。這個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)源自空客與西門子從2016年開始的合作，但E-Fan X本身將在該合作范圍之外研發(fā)。

鑒于西門子現(xiàn)有的eAircraft業(yè)務(wù)，這個(gè)項(xiàng)目對(duì)于西門子而言意味著什么？

Frank Anton：繼我們2016年與空客達(dá)成合作伙伴關(guān)系之后，這架大型飛行測試機(jī)將是eAircraft邁向混合動(dòng)力電動(dòng)飛機(jī)未來的一大步 。通過在飛行中測試這架測試機(jī)及其電力推進(jìn)系統(tǒng)，我們將學(xué)會(huì)如何讓這項(xiàng)顛覆性創(chuàng)新技術(shù)在航空領(lǐng)域大顯身手。

歸功于我們現(xiàn)有的面向無人機(jī)以及超輕型和輕型運(yùn)動(dòng)類飛機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，我們已經(jīng)涉足航空領(lǐng)域。不久前，我們還推出一個(gè)用于城市電動(dòng)空中出租 CityAirbus的電機(jī)原型。

現(xiàn)在，我們正充分運(yùn)用在研發(fā)這些輸出功率級(jí)別的電機(jī)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)，研制*個(gè)適用于座位數(shù)在50到100之間的混合動(dòng)力電動(dòng)商用飛機(jī)的解決方案。 這一發(fā)展將促使航空客運(yùn)降低噪聲，同時(shí)更具可持續(xù)發(fā)展性。

你們的計(jì)劃究竟是什么呢？

Wulf Roscher：eAircraft迄今為止開發(fā)的電力推進(jìn)系統(tǒng)，譬如，我們“創(chuàng)紀(jì)錄的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”，已經(jīng)擁有高達(dá)250千瓦的輸出功率。但現(xiàn) 在，我們正在開發(fā)適用于支線飛機(jī)的2兆瓦電力推進(jìn)系統(tǒng)，其功率約為Extra 330LE驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的8倍。支線飛機(jī)機(jī)翼上將安裝4到8個(gè)這樣的電機(jī)，為飛機(jī)的螺 旋槳或渦扇提供動(dòng)力。這架飛行測試機(jī)的電力推進(jìn)系統(tǒng)將從由機(jī)載渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)獲得動(dòng)力。起飛和爬升的動(dòng)力則來自擁有700千瓦輸出功率的鋰離子 電池。

Anton：我們的目標(biāo)是及時(shí)將測試機(jī)的4個(gè)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)，更換為2兆瓦電力推進(jìn)系統(tǒng)，以按計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)首飛。這將 是這樣的大功率電機(jī)首次用于推進(jìn)飛機(jī)！我們可以設(shè)想，在隨后的測試中，我們將再把一個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)更換為電力推進(jìn)系統(tǒng)。

這樣強(qiáng)勁的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)會(huì)不會(huì)很重、很占空間呢？盡管電動(dòng)交通益處良多，但這樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是否高效呢？

Roscher：得益于我們?cè)诟呒?jí)輕量化工程和高科技材料等領(lǐng)域開展的大量研究工作，我們將大幅降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的尺寸和重量。盡管我 們之前的創(chuàng)紀(jì)錄電機(jī)已經(jīng)能夠持續(xù)實(shí)現(xiàn)高達(dá)5.2千瓦/公斤的功率密度，我們?nèi)韵Ｍ碌?兆瓦電機(jī)可以進(jìn)一步大幅提升這一性能。

Anton：秘訣不在于材料或拓?fù)?。我們所談?wù)摰倪@種超輕型推進(jìn)系統(tǒng)之所以能夠研發(fā)并制造成功，完全是西門子PLM仿真軟件 SimcenterTM的功勞，它將所有已知的物理和技術(shù)影響納入考慮范圍。利用這項(xiàng)技術(shù)，我們通過迭代創(chuàng)建出數(shù)字化雙胞胎，從而以虛擬方式優(yōu)化我們的原型 機(jī)。這不僅加快了研發(fā)過程，也讓我們打造出更為強(qiáng)大的電機(jī)。