俄羅斯超導混動飛機即將亮相,能否實現搶先突破?

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導讀:4月2日,俄羅斯副總理尤里·鮑里索夫表示:在2021莫斯科航展上,俄羅斯將展示最新的超導混合動力航空發動機。這一航空發動機已經搭載在以雅克-40為平臺改造的驗證機上。
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兩個月前,俄羅斯前景研究基金會就曾表示,其委托的SuperOx公司已經研制出了一款500千瓦動力的高溫超導航空電動機,并且正在開展超導混合動力航空發動機的研究與測試工作。按照俄羅斯前景基金會的消息,俄羅斯已經首次進行了基于高溫超導技術研制且完全由電池供電的電力推進系統試驗。
超導動力系統被全球航空產業鏈公認為是能夠改變航空制造既有格局、突破現有技術瓶頸的重要技術之一。那么,飛機為什么要使用混合動力?而超導磁體技術對于改善飛機的混動系統究竟有多大意義?
傳統飛機動力系統已難有更大提升
近幾十年來,全球民用客貨運噴氣式飛機的設計發展表現出了非常強烈的趨同性:圓筒風格的機身,大展弦比的后掠翼安裝在機身底部,機翼下吊掛2-4臺發動機——而且越來越傾向于兩臺發動機。
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在當前的推進系統原理下,只有這樣的設計布局才在兼容傳統機場的廊橋等地面設施的同時,賦予飛機最輕的結構重量、最好的氣動效率以及最佳的座艙體驗。
俄羅斯超導混動飛機即將亮相,能否實現搶先突破?】但如果跳出渦輪發動機對飛機設計帶來的限制,采用高性能的電機動力系統,現有飛機設計上的很多缺陷都可以被根治,很多已經被認為難以繼續提高的性能指標還有非常大的提升空間:
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現有渦輪發動機熱效率已快接近設計極限
比如從熱效率上看,渦扇發動機的熱效率目前只能達到40%左右,提升空間已經非常小,而且每一次小幅度的性能提升都意味著代價昂貴。如果將渦扇發動機換成電機驅動的螺旋槳或者涵道風扇,飛機推進系統對能量的利用效率就可以得到非常大的提升。
另一個例子是,為了節省各方面的成本,當代運輸類飛機一直傾向于選擇數量最少、推力最大的雙發方案。
但其中也隱含了相當的安全風險(如鳥擊引發雙發同時失效),也限制了飛機的性能設計——飛機設計師不敢、也不能充分利用發動機的吸氣和噴流過程,對機翼進行減阻增升。
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相比目前的主流飛機設計樣式,分布式推進系統則能極大的解放飛機總體設計

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