电动飞机的工作原理

由:罗伯特·兰姆

2006年7月16日,在日本埼玉市的本田机场,在飞机首次飞行前,飞行员正在检查160个氧合电池。车辆是第一架有人驾驶飞机,完全由160节AA电池提供动力。"width=
2006年7月16日,在日本埼玉市的本田机场,在飞机首次飞行前,飞行员正在检查160个氧合电池。车辆是第一架有人驾驶飞机,完全由160节AA电池提供动力。
Koichi Kamoshida/Getty Images新闻/盖蒂图片社

虽然电动汽车还没有超越耗油汽车,但它的好处仍在世界各地的司机中引起共鸣。想象一下,沿着风景优美的高速公路飞驰而去,没有高碳排放的罪恶感,也没有最后一次加油的经济痛苦。如果没有无数冒烟的引擎发出的油门和呻吟声,这个世界会安静得多?

这些创新不可避免地会让我们的目光投向天空。空中交通的凝结轨迹比以往任何时候都更能在天空中编织图案,但电动飞机在哪里呢?虽然你不应该期望很快在机场找到“电动飞行”的选择,但电动飞机不仅存在,而且这项技术还在以令人鼓舞的速度发展。

广告

电动飞机和电动汽车面临着一些相同的挑战。如何在没有内燃机的情况下产生所需的动力?你如何避免用太多的电池使车辆过重?然后就是在不拖着电源线的情况下获得最大行驶里程的问题。把这些顾虑带进云端,克服它们往往会让你的人生有天壤之别。

当然,没有动力引擎也能飞得很好。鸟类已经飞行了数百万年,而人类的第一次成功飞行都是没有动力的。1883年,法国人阿尔伯特·蒂桑迪尔和加斯顿·蒂桑迪尔乘坐他们自己设计的飞艇进行了世界上第一次电动飞行。

从那时起,各种各样的电动飞机就出现在设计师的设计图上,其中很多已经飞上了天空。在本文中,我们将探讨为电动飞机提供动力的关键方法,并找出该技术的发展方向。

广告

如何驾驶电动飞机

显然,一架电动飞机要想翱翔,就需要动力——这是一个巨大的挑战。如何为飞机提供足够的电力来驱动它,而又不会使它过重?这是燃料的真正优势:总的来说,电池提供的能量还不及同等重量的汽油所能提供的能量。不过,这并没有阻止设计师们的尝试。以下是电动飞机的三种基本类型:

电池供电的这种设计需要将飞机与适当的机载电池电源连接起来。除了在19世纪后期的第一次电动飞行中发挥作用外,电池继续为今天爱好者使用的许多无线电控制飞机提供动力。这两个事实并非毫无关联:在小型无人驾驶飞机或由热空气提升的飞艇上使用电池要容易得多。由于电池给飞机带来了很大的重量,因此电池驱动飞机的现实必须等待燃料电池技术的充分发展。2006年7月16日,东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)的学生发射了一架由160节AA电池供电的轻型飞机,首次实现了由电池供电的载人飞行。BBC新闻]。

广告

太阳能为了解决电池重量的问题,设计师们在20世纪70年代将太阳能送上了天空。这些飞机并不仅仅依靠电池供电,而是将其与无穷无尽的可再生能源太阳能结合使用。然而,与一加仑喷气燃料相比,来自太阳辐射的能量仍然相当微不足道,这使得太阳能飞机既慢又轻。主要的好处是,从理论上讲,它们可以一次在空中停留数年——要么作为无人驾驶的低空飞行卫星,要么像风筝一样拴在地面上。欲了解更多信息,请阅读太阳能飞机的工作原理

无线电力传输为电动飞机提供动力的另一种方法是能源传送或无线电力传输(WPT)这项技术包括使用地面激光或微波发射器通过空气向配备接收器的飞机发送能量。微波功率传输(MPT)于1964年首次用于为一架微型直升机提供动力,并且持续了长达10个小时[来源:Dickinson]。2002年,美国国家航空航天局的研究人员成功地演示了使用聚光灯和激光束为小型无人驾驶太阳能飞船提供必要的能量。虽然对这项技术的研究仍在继续,但科学家们相信,有朝一日,配备太阳能的飞机可能会在某些地区的夜间飞行。欲了解更多信息,请阅读无线供电原理

广告

电动飞机不久的将来

SkySpark的电动飞机在充电一次后可以达到每小时155英里(每小时250公里)的速度,这是目前的世界纪录。"width=
SkySpark的电动飞机在充电一次后可以达到每小时155英里(每小时250公里)的速度,这是目前的世界纪录。
图片由SkySpark提供

世界各地的开发人员目前都在致力于电动飞机设计的创新。燃料电池技术、发动机甚至螺旋桨设计的突破不断推动着电动空中动力的发展。以下是未来飞行的几个例子:

金牛座电子手枪:这种特殊的电动飞机看起来很像一架超轻型滑翔机,因为它基本上就是这样。问题是,两个锂聚合物电池组驱动一个顶部安装的螺旋桨,该螺旋桨带有一个31磅(14公斤)30千瓦的电动机。这使得实验飞行器可以自己起飞,而不是依赖另一架飞机作为拖船。

广告

Yuneec E430:中国的Yuneec国际公司希望成为第一个提供商用电动飞机的公司。据报道,该公司的E430飞机可容纳两名乘客,充电时间为3小时,充满电后续航时间为两个半小时,售价为8.9万美元。Gizmag说]。它依赖于159磅(72公斤)的锂聚合物电池。该公司计划在2010年开始销售。

SkySpark:这架100%电动的飞机在2009年6月创造了全电动飞机的世界飞行速度记录:155英里每小时(250公里每小时),成为头条新闻。这架飞机本质上是一架经过改装的先锋Alpi 300,由一台75千瓦的电动机和一组锂聚合物电池提供动力。这架飞机是独立创业公司DigiSky和都灵理工大学的产品。下一步,开发人员计划用氢燃料电池为发动机提供动力。

至于未来的项目,设计师的尝试是无限的。例如,特斯拉汽车公司首席执行官埃隆·马斯克在2009年的一次峰会上大胆提出要开发超音速电子飞机。虽然这种技术还有很长的路要走,但它确实显示了电池可能会把我们带向何方。

浏览下一页的链接,了解更多关于人类飞行和绿色技术的信息。

广告

更多信息

相关HowStuffWorks文章

来源

  • 巴恩斯,菲尔。无燃料飞行-再生翱翔可行性研究。SAE国际。2006年1月。(2009年7月21日)http://www.sae.org/technical/papers/2006-01-2422
  • 布兰科,塞巴斯蒂安。“这不是会飞的特斯拉,但埃隆·马斯克想要电动飞机。”AutoblogGreen。2009年5月6日。(2009年7月21日)http://www.autobloggreen.com/2009/05/06/its-no-flying-tesla-but-elon-musk-wants-electric-planes/
  • 理查德·迪金森。"比尔·布朗杰出的职业生涯"手套。(2009年7月21日)http://www.mtt.org/awards/WCB%27s%20distinguished%20career.htm
  • “过去的项目——光束能量研究。”美国宇航局德莱顿飞行研究中心。2008年3月1日。(2009年7月21日)http://www.nasa.gov/centers/dryden/history/pastprojects/Beam/index.html
  • Hanlon,迈克。“Yuneec E430的目标是成为世界上第一架商用电动飞机。”Gizmag说。2009年6月22日。(2009年7月21日)http://www.gizmag.com/yuneec-e430-electric-aircraft/12036/
  • “为电池动力飞机升空。”BBC新闻。2006年7月17日。(2009年7月21日)http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/5188324.stm
  • “美国宇航局德莱顿电力传输图片集。”美国国家航空航天局。二三年十月八日。(2009年7月21日)http://www.dfrc.nasa.gov/gallery/Photo/Power-Beaming/index.html
  • 苏珊·纳斯尔。“太阳能飞机是如何工作的。”HowStuffWorks.com。2009年7月7日。(2009年7月21日)https://science.howstuffworks.com/earth/green-technology/sustainable/community/solar-aircraft.htm
  • “金牛座电子手枪。”大众科学。2008。(2009年7月21日)http://www.popsci.com/bown/2008/product/pipistrel-taurus-electro
  • 理查德,我是迈克尔·格雷厄姆。“天空是极限:SkySpark 100%电动飞机创造了新的速度记录。”环境保护狂。2009年6月17日。(2009年7月21日)http://www.treehugger.com/files/2009/06/skyspark-electric-airplane-speed-record-videos-photos.php

游戏

广告

加载……