观看一架电动水上飞机首次飞上蓝天

电池动力飞机即将问世。但飞行里程必须很短。
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Harbour Air 的电动水上飞机本周进行了首次试飞。Harbour Air / magniX

从温哥华飞往不列颠哥伦比亚省维多利亚市的一架小型水上飞机飞行时间约为 30 分钟。这段短暂的旅程大部分时间都在水面上空,飞机通常保持在距离水面 1,000 到 2,500 英尺的高度。这是 Harbour Air 的主要航线,该公司在不列颠哥伦比亚省运营水上飞机。总有一天,如果一切顺利,这条航线的乘客将会乘坐一架水上飞机,但驱动它在空中飞行的将不再是嘈杂、肮脏、耗油的发动机,而是驱动单个螺旋桨的电动机。

通常,当我们谈论电动航空时,新闻中的飞行器看起来与传统飞机完全不同。它们通常看起来像一架未来的直升机。例如,今年一月,波音公司试飞了一架由八个电动螺旋桨驱动的原型飞行器,这使得它能够垂直起降。像这样的电动或混合动力电动飞机被称为 VTOL,即“垂直起降”。例如,优步(Uber)设想由这些飞行出租车组成的机队,在短途飞行中将人们送往目的地。

但 Harbour Air 做了些不同的事情。他们拆除了 DHC-2 de Havilland Beaver 飞机上的常规发动机,换上了一家名为 magniX 的公司制造的电动发动机。本周早些时候,这架小型飞机在不列颠哥伦比亚省完成了大约 10 分钟的全电动飞行。驾驶这架飞机的是该公司首席执行官格雷格·麦克杜格尔(Greg McDougall)。

拆掉油箱

麦克杜格尔于 1982 年创办了 Harbour Air。他回忆说,当时他“有几架飞机,还有远大的理想”。公司当时的业务侧重于“飞往伐木营地”之类的地方。旅游业在 80 年代中期兴起——他们开始将人们运送到偏远的钓鱼小屋——如今,它更像是一家区域性航空公司,为人们提供日常出行的便利。毕竟,乘坐水上飞机比乘坐渡轮更快。“它已经成为不列颠哥伦比亚省人们生活方式的一部分,”他说。

该公司首先将一架飞机改装成电动推进,但如果一切顺利,他们将继续推进。“我们打算成为世界上第一家商业运营电动飞机的公司,”麦克杜格尔说。

在他们的测试飞机上,电池位于飞机底部,通常是放置燃油的地方。当然,电池的续航能力远不如传统燃油,因此他们的目标是实现法规要求的 30 分钟飞行,并留有 30 分钟的余量。

“我们不是围绕这项技术制造全新的飞机,”他说。“我们采用的是久经考验的机身,只是改变了推进系统。”

当然,驾驶电动飞机有利有弊。除了航程限制外,每次飞行后的充电时间也比使用从地下开采出来的石油燃料要长。但其好处是噪音更小、扭矩大,当然,飞机也不会产生污染排放。

MagniX 公司首席执行官罗伊·甘扎尔斯基(Roei Ganzarski)表示,该公司正在为 Harbour Air 的这款水上飞机制造电动机,他提到了其他好处。电动机可以直接连接到螺旋桨。这样,他们就可以“淘汰笨重、复杂、易于维护的齿轮箱,”他说,这是传统内燃机飞机所必需的。这种改变“极大地简化了飞机的头部。”

另一个好处是:他认为电动机比传统发动机更可靠。电动机内部有“四个独立的、由内部控制的小型电机,”甘扎尔斯基说。这意味着,如果发动机的一部分出现问题,飞行员可以将其部分关闭,但仍能以 75% 的功率驱动螺旋桨。这种备用能力在多引擎飞机上是存在的,但在单引擎飞机上则没有。

但是,当您乘坐电池动力飞机时,不可避免的问题是:如果电耗尽了怎么办?

“水上飞机可以在任何地方着陆,而且不需要机场,”Harbour Air 的麦克杜格尔说。此外,他说,在电池中携带 30 分钟的额外飞行时间,与携带 30 分钟的额外传统燃料没有区别——飞行时间就是飞行时间。(根据法规,Harbour Air 在航班中至少携带 30 分钟的额外燃料,有时会更多。)

“在监管过程中,我们需要证明我们和现有飞机一样安全,甚至更安全,”麦克杜格尔补充道。“毫无疑问,这将受到严格审查,因为它很新。”

保持任务简短

Harbour Air 希望,在首次成功试飞电动 Beaver 飞机后,他们能在 2022 年载客,甚至将更多机队改装成电动推进。

麻省理工学院航空学教授 R. 约翰·汉斯曼(R. John Hansman)表示:“虽然全电动飞机面临诸多挑战,但这是一个有趣的例子。”由于电池的能量密度较低,“很难实现长航程任务。”但 Harbour Air 的任务是短途的。

汉斯曼表示,在飞机上使用电池也会带来挑战。温度和电池的历史都会影响其性能。与确保电池有足够的电量到达目的地相比,测量液体燃料是否足够用于特定飞行时间是很容易的。

“计算出额外 30 分钟所需的燃油量实际上非常容易,”他说。“但要确定电池是否有足够的额外电量支持额外的 30 分钟,却并非易事。”

他补充说,另一个问题是确保电池组系统能够处理“热失控”——您不希望一个电池过热并蔓延到其他电池。“通常的处理方式是将电池单元隔离,这会增加重量,所以这是挑战之一。”

这篇文章最初于四月发布。现在已更新了该公司首次成功电动飞行的新闻。

 

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技术编辑

罗布·沃格尔是《流行科学》杂志的前技术编辑。他擅长报道航空、交通和军事技术。


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