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yuneec电动发动机

电动飞机发动机

许多公司正在为飞机开发电力电厂,基本上用于动力滑翔机和小型LSA或超级飞机。在大多数这些设计中,发电厂具有二级重要性,并且飞机可以飞行,或者更好地滑动,在没有发动机的基本空气动力学特性上没有发动机的相当距离。

一些日常通用航空级飞机甚至新设计的电气化技术正在取得进展。由于需要克服许多限制,大规模应用不会很快出现。主要的问题是能量储存:液体燃料(Mogas, AVgas或Jet fuel)的单位重量能量密度最高,这是很难击败的,除了核裂变或聚变。这将限制任何飞机的射程,试图飞行任何相当数量的时间或距离与有价值的有效载荷。



电力或液体燃料

为了使飞机能够飞行,发动机/螺旋桨必须产生足够的推力,使飞机加速到起飞速度,并以全速(通常)爬升最多5分钟。在达到巡航高度之前的五分钟内,动力降到最大爬升动力。之后,发动机的功率通常设置在55 - 75%之间,飞机就会飞向预定的目的地。

螺旋桨如何驱动或旋转并不重要,这可以是活塞或涡轮发动机。最近,许多制造商正在尝试电动推进系统,其中包括杂种。
电气飞行的主要挑战是在何处以及如何为整个飞行存放所需的电能。或者找到一种新颖的方式来在飞行时补充使用的能量。

P. Mason博士通过解释电池的局限性以及为什么纯电动大型飞机永远不会来的,在此视频中,通过解释电池的局限性,梅隆博士的电动VTOL喷气式飞机“想法”特斯拉的电动航空公司失败了

动力装置和电池

Yuneec电动飞机

与活塞式发动机相比,电动机有优点。它体积小,没有往复运动,只有旋转部件,可与涡轮相媲美。
其中,中国公司Yuneec(发音为:Unique)已经开发了一种用于飞机的电机,功率约为40千瓦(54马力),重量约为20公斤。它被用在他们的一架飞机上,一个85公斤,133,2 V 100ah电池(13,32千瓦),它可以飞行大约1.5到3小时(这取决于配置,重量等),巡航是惊人的52 kts!
作为一个滑翔机,你可以期待更多的时间从一次电池充电,见图片。(更新:2013年初)

电池寿命预计在1500 - 3000小时左右,但现实世界的经验表明,由于变化(快速)充放电周期,这些物品的寿命要短得多,导致电池内部的化学和热应力。更换成本预计在15000美元左右。

能源需求

让我们假设一架由100马力Rotax 912S发动机驱动的飞机进行一小时的短飞行。在起飞期间,引擎以最大功率(100%)运行5分钟,然后以75%的功率巡航1小时。起飞所需能量为(74,6 / 60)* 5分钟= 6,2 kW或22,4 MJ,巡航所需能量为:100 hp * .75 = 75 hp => 56 kW或201,4 MJ。这次飞行总共使用223,8 MJ。
当然,内燃机的能效平均为约30%,电机(85%效率)需要三分之一的223,8 MJ,其约为88 MJ。

换算:1 J = 1 W /s (1 W = 1 J/s), 1(1)千瓦每小时为3600 kJ的能量(3,6 MJ), 1 hp为746 W或746 J/s

存储体重

一个100ah的锂聚合物或锂铁磷酸盐(LiPo, LiFePO4) 133,2v电池包含约48mj的能量,重量约85公斤,不包括控制器(~10公斤)(来源:Yuneec)。我们需要两个160公斤重的电池来进行假设的飞行。事实上:Pipistrel使用了两个60公斤的电池,能够以70千瓦时(21千瓦时)飞行一(1)小时。

如果我们使用120公斤燃料(160升mogas),那么Rotax 912S可以以17升/小时的速度飞行9小时以上,功率为75%(56千瓦9小时的能量为504千瓦小时)。使用Pipistrel Alpha Electro或Velis飞行9小时以上将需要每小时120公斤的电池乘以9等于1984公斤,再加上电缆和硬件。

因此你可以得出结论,电池的能量密度比液体燃料低得多,因此你只会看到小型的双座全电动飞机和小型电池组续航时间在一个小时左右或类似的东西。

充电

用160升摩加数量加油我们的ROTAX 912S飞机将大约十分钟。充电我们的1984公斤Lipo电池,带有680 MJ的能量将需要更长的时间。功率量为680 MJ除以3,6 MJ(1千瓦时)为189千瓦。从16安培(3,68 kW)的电源电源(230 v)运行充电器将花费大约51小时。可能会更长的时间,因为充电器和电池有效率损失。

为了减少充电时间,您需要三个相位电源供电来为电池充电。最重要的是,如果你想继续飞行第二个电池组。在衣架的屋顶上补充了太阳能电池(以及清澈的天空的整天)。但我怀疑如果您将获得投资(否,当然没有补贴)。

电池在飞行中通过太阳能或光伏电池充电仍然远,远离真正的真正的飞机解决方案。正在进行具有非常轻微和低动力飞机的小实验,但它们尚未适合市场。限制是物理学,因为太阳能电池理想地产生约200至300瓦/米2,机翼面积还远远不够,更别说没有指向太阳或在夜间飞行,云层……

由ei撰写。




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