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最近,欧洲传统航空发动机制造企业赛峰宣布,公司研发的ENGINeUS100 航空电机获得欧洲航空安全局(EASA) 颁发的型号合格证(TypeCertificate,TC),也就是业内常说的“TC 取证”。
这款电机之所以引起业内关注,是因为它号称是全球范围内首款获得TC认证的eVTOL(电动垂直起降飞行器)电机——注意,它是单独一个部件获得认证,而我国亿航EH216-S 是以整机产品身份,成为全球首个获得适航认证的飞行汽车型号。
在eVTOL还是个新东西的背景下,各国民航局其实都是单独为每个型号的eVTOL 发布专用条件。当亿航2023年10 月获得TC 认证时,标志着这一型号的eVTOL 设计符合中国民航局的安全标准与适航要求,具备了无人驾驶航空器载人商业运营的资格。
同样,赛峰这款专门为eVTOL 和小型固定翼飞机设计的航空电机能取证,表示它已经通过民航监管部门对航空器及系统安全性的技术审查,是航空器及系统商业化应用的前提。有了TC 取证,这款电机的商业化交付也就为时不远了。
主机厂采用已经获得适航认证的电机,必然会减轻eVTOL 整机的适航取证压力。国内选择全自研的亿航,光适航认证就耗费了三年多时间,如果选择一款第三方供应商的已获认证电机,只需在中国民航局申请一个VTC(型号认可证)即可。不过,考虑到自主可控,当然还是自己造更好,但目前国内的参与者大都还处于研发阶段。
电机在eVTOL 上,属于电力推进系统中的核心部件,无论是飞行用的旋翼,还是用于地面行驶的轮子,都需要电机来提供动力,它是决定eVTOL 能源利用率和推进效能的核心动力单元。
千万不要因为电动汽车也用电机,所以默认相关企业或供应商在航空飞行器上也有优势。实际上,eVTOL 电机的进入壁垒远高于汽车行业,这也是为什么长期与民航部门打交道的传统航发制造商能快速赶上。
光从技术上来看,eVTOL 的可靠性、安全性和环境适应性要求都相比于汽车有大幅提升。由于构型尺寸,eVTOL 要求更高功率密度的电机,毕竟要在更小的尺寸和重量条件下,提供足够的推力,因此电机通常采用无刷直流电机或永磁同步电机。
航空级别的电机,还会要求在高低温、湿热、低温低气压、盐雾等环境内有稳定表现,比如电机在eVTOL 垂直起降和悬停过程中会产生大量热能,辅助的冷却系统就很重要。此外,eVTOL会有悬停、垂直起降和巡航等多种飞行模式,需要实现对多个电机的精确控制和协调,这可比汽车上双电机、三电机的电控系统复杂多了。
eVTOL 的电机到底有多少?最少有4 个,最多的有18 个,怎么布置这些电机和旋翼位置有关,完全看各家主机厂怎么设计。
eVTOL 的电机俗称分布式,即多个电动机驱动轴直接连接到每个旋翼叶片上,无需传动装置。这意味着没有电机根本飞不动。具体怎么分布,跟飞行器的构型息息相关。以前这个领域构型繁多,现在基本都收束于三个主流构型:复合翼、倾转旋翼以及多旋翼构型。
复合翼构型设计即部分旋翼专门用于垂直起降,起飞后,这部分旋翼停止运转,另一部分专用于水平推进的旋翼启动,推进飞行器前进;倾转旋翼构型看起来就像一架固定翼飞机,在垂直起降过程中,旋翼可以为飞机提供升力,在平飞过程中,旋翼倾斜,为飞机提供水平推力;多旋翼由旋翼提供全部垂起和巡航动力,没有机翼,亿航EH216-S、小鹏汇天X2 都是这个构型。就算是同一构型,不同产品的机型差异也很大,动力机构和电机数量、分布、性能参数都不同。
赛峰ENGINeUS 100 电机预计到2026 年年产量将超过1000 台,待行业爆发时肯定会提前受益,国内主机厂们也要精心挑选自己的合作伙伴了。
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