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            電動汽車才剛落地,電動飛機就來了_湃客_澎湃新聞-ThePaper


            從萊特兄弟1903年發明者了第一架飛機到如今電動航空的悄然而至,航空業已經走到巔峰的百年。如今預示著科技的不斷進步及人類環保意識的不斷強化,航空業正從燃油時代向電動時代演變。

            當前,電動飛機正在快速發展,并呈現蓬勃生機及巨大的市場前景,電動航空因其諸多優勢,已成為世界航空領域發展的前沿熱點。

            近日,我國一個科研團隊展出了一種微波等離子體推進器的原型,在實驗室條件下,能夠在地球大氣層中工作,并產生推力,其效率可與現代客機上的噴氣式發動機相媲美。

            這種新的設計由武漢大學工業科學研究院的一個團隊構想并制造,通過電離空氣產生低溫等離子體,通過空氣壓縮機將其刮起到管子上。等離子體在管子上升的過程中,會被強大的微波打中,使等離子體中的離子輕微搖晃,使其與其他非離子化的原子相撞,并使等離子體的溫度和壓力大大增加,因而產生極大的發動機。

            秘密的一部分是在扁平化的波導上,微波是通過它升空的。由一個1kW、2.45Gh的磁控管產生的微波,在相似等離子體管時,微波被送到波導,被傳輸到一半的高度。這樣做到是為了強化其電場強度,并盡可能多地給等離子體傳遞熱量和壓力。

            研究人員注意到,在保持壓縮機的氣流穩定的情況下,當微波功率增加時,管內的火焰射流似乎會縮短。他們開始嘗試測量產生了多少發動機,但事實證明這很困難,因為千度的等離子體射流會破壞普通的氣壓計。

            于是,研究人員將一個空心鋼球放在管子的頂部,在管子的頂部裝入較小的鋼珠以改變其重量。在一定的重量下,推力會抵消拉著鋼珠的引力,并開始將其從管子上抱住,使其移動和跳躍,研究人員利用這些測量結果,減去空氣壓縮機的發動機,計算出他們的新的等離子體推進器的發動機有多大。

            他們在一定的功率和空氣流量范圍內展開了測試,盡管測量技術有些僵硬,但他們找到推進發動機與微波功率和空氣流量之間不存在線性關系。從能效層面來看,其發動機為11N(400W、每小時空氣流量1.45 立方米),這意味著其推力效率為28 N / kW 。假設其性能是線性增長的,那團隊預估特斯拉 Model S 的電池可輸出 310 kW 的功率(換算成發動機就是 8500 N)。

            通過比較,空客E-Fan電動飛機用于了一對30千瓦的電動管道式風扇,合一起能產生1500N的推力。這意味著推力效率為25N/kW,與該實驗室組裝的第一架原型機相比,推力效率并不高。研究人員說,這個推力效率已經 "可以與商業飛機噴氣式發動機的推力效率相媲美。"

            電動飛機比起于傳統飛機,使用電動力推進系統替換內燃機動力,從而取得了很多優點和獨有品質。最引人注目的優點是節能環保,效率高能耗低,同時構建接近零排放,噪聲和振動水平很低,乘坐舒適性好,是名符其實的 環境友好飛機。

            此外,還具有安全可靠(會發生爆炸和燃料泄漏)、結構非常簡單、操作使用簡單、維修性好/費用較低、經濟性好等特點。

            但目前,各類電動飛機發展面臨的許多技術層面的挑戰。包括電動力推進系統關鍵性能指標低、技術不成熟、重量過大,僅能滿足電動飛機的低于使用拒絕等。此外,電動力推進系統實用性、安全性和可靠性還有待提升。

            這是一個有意思而精致的等離子推進器設計,如果事實證明它的可擴展性和效率能超過對飛機標準的水平,它將推展零排放電動航空的新興領域發展。電動飛機革命已來,電動航空將大有可為。

            文/陳根從萊特兄弟1903年發明者了第一架飛機到如今電動航空的悄然而至,航空業已經走過輝煌的百年。如今預示著科技的不斷進步及人類環保意識的不斷強化,航空業正從燃油時代向電動時代演進。當前,電動飛機正在快速發展,并呈現出蓬勃生機及巨大的市場前景,電動航空因其諸多優勢,已成為世界航空領域發展的前沿熱點。近日,我國一個科研團隊展示了一種微波等離子體推進器的原型,在實驗室條件下,需要在地球大氣層中工作,并產生發動機,其效率可與現代客機上的噴氣式發動機相媲美。這種新的設計由武漢大學工業科學研究院的一個團隊構思并制造,通過電離空氣產生低溫等離子體,通過空氣壓縮機將其吹到管子上。等離子體在管子上升的過程中,不會被強勁的微波打中,使等離子體中的離子劇烈搖晃,使其與其他非離子化的原子撞,并使等離子體的溫度和壓力大大增加,因而產生極大的推力。秘密的一部分是在扁平化的波導上,微波是通過它升空的。由一個1kW、2.45Gh的磁控管產生的微波,在接近等離子體管時,微波被送入波導,被傳輸到一半的高度。這樣做是為了強化其電場強度,并盡可能多地給等離子體傳送熱量和壓力。研究人員注意到,在維持壓縮機的氣流平穩的情況下,當微波功率增加時,管內的火焰射流似乎會縮短。他們開始嘗試測量產生了多少發動機,但事實證明這很困難,因為千度的等離子體射流會破壞普通的氣壓計。于是,研究人員將一個空心鋼球放在管子的頂部,在管子的頂部裝入較小的鋼珠以改變其重量。在一定的重量下,發動機不會抵銷納著鋼珠的引力,并開始將其從管子上抬起,使其移動和沖刺,研究人員利用這些測量結果,乘以空氣壓縮機的推力,計算出有他們的新的等離子體推進器的推力有多大。他們在一定的功率和空氣流量范圍內展開了測試,盡管測量技術有些僵硬,但他們找到前進推力與微波功率和空氣流量之間存在線性關系。從能效層面來看,其推力為11N(400W、每小時空氣流量1.45 立方米),這意味著其發動機效率為28 N / kW 。假設其性能是線性快速增長的,那團隊預估特斯拉 Model S 的電池可輸出 310 kW 的功率(折算成推力就是 8500 N)。通過比較,空客E-Fan電動飛機使用了一對30千瓦的電動管道式風扇,通起來能產生1500N的發動機。這意味著推力效率為25N/kW,與該實驗室組裝的第一架原型機比起,發動機效率并不低。研究人員說道,這個推力效率已經 "可以與商業飛機噴氣式發動機的推力效率相媲美。"電動飛機相比于傳統飛機,使用電動力前進系統代替內燃機動力,從而獲得了很多優點和獨有品質。最引人注目的優點是節能環保,效率高能耗低,同時實現接近零排放,噪聲和振動水平很低,搭乘舒適性好,是名符其實的 環境友好飛機。此外,還具備安全可靠(會發生爆炸和燃料外泄)、結構簡單、操作者使用簡單、維修性好/費用較低、經濟性好等特點。但目前,各類電動飛機發展面對的許多技術層面的挑戰。包括電動力前進系統關鍵性能指標較低、技術不成熟期、重量過大,僅能符合電動飛機的最低用于拒絕等。此外,電動力前進系統實用性、安全性和可靠性還有待提高。這是一個有意思而新穎的等離子推進器設計,如果事實證明它的可擴展性和效率能超過對飛機標準的水平,它將推展零排放電動航空的新興領域發展。電動飛機革命已來,電動航空將大有可為。

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