H3X展示新型電動飛機引擎:不犧牲性能下重量減少三分之二
航空領域在推進電氣化進程中遇到的障礙之一就是儲能。在這個探索階段在不少人努力提高電池的能量密度之外,另一個發展方向就是將長距離、快速燃料的氫燃料電池動力系統成為未來飛行的標準。近日,總部位於明尼阿波利斯(Minneapolis) 的初創公司H3X 技術公司將改進的方向聚焦到推進系統中。
H3X 技術公司展示了一種集成式的電動引擎設計,聲稱在保持業內頂尖的持續功率輸出同時,還能讓總重量減少三分之二甚至更多。重量一直是航空業的重要問題,對於電動飛機來說,這個問題尤其突出。電池重量每增加一磅,就意味著飛機的有效載荷減少一磅,代表著你從電池或氫氣罐中獲得的航程減少,最終代表著機主的金錢損失。
隨著中小型電動飛機開始進入商業化服務,以及長期以來被寄予厚望的eVTOL 空中出租車領域的崛起,H3X認為像它的HPDM-250 電機能夠給這個行業“減負”。
H3X 技術公司展示的首個版本重量為15 公斤(33磅),持續輸出功率為200 千瓦,峰值可達250千瓦。也就是說每公斤13.3 千瓦的連續功率,這是一個非凡的功率密度。
而作為對比,外媒NewAtlas 在2018 年報導的Magnax 軸流電機持續輸出功率密度為7.5 千瓦/公斤。去年,ZeroAvia 公司在全球首架商用電動飛機上使用的Magnix Magni500 功率密度為4.2 千瓦/公斤。
更重要的是,以上兩款電機都沒有內置逆變器,因此在實際裝配中還需要額外增加一些重量–以Magnix 驅動系統為例,需要額外配12公斤(33磅)。H3X 的設計將其逆變器集成在其六邊形棱柱體中。
電機的最高效率是在20000轉/分的時候,這比你旋轉螺旋槳的速度要快得多,所以H3X還可以為其安裝一個集成的行星齒輪箱,減速比為4:1,所產生的重量成本僅為3公斤(6.6磅)。H3X創始人兼首席執行官Jason Sylvestre告訴我們,團隊本可以將電機設計得更慢,並取消齒輪箱,但整體效率和功率密度會受到影響。