電推進(jìn)技術(shù)受歐洲通用航空業(yè)青睞
6座Alcyon機(jī)型采用與雙座Alerion相同的混合電推進(jìn)系統(tǒng)以及分布式布局
1/3比例的縮比模型用于開發(fā)曼塔混合電推進(jìn)VTOL/STOL的ANN2的飛行控制軟件
近年來，電推進(jìn)在通用航空領(lǐng)域掀起了一股創(chuàng)新浪潮，在歐洲表現(xiàn)尤其明顯，歐洲的小型制造商構(gòu)建了一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，生產(chǎn)用于娛樂、培訓(xùn)和其他目的的輕型飛機(jī)，多款新型電動(dòng)飛機(jī)正處于不同的研發(fā)階段。
飛行訓(xùn)練是歐洲首先實(shí)現(xiàn)電氣化的市場(chǎng)
蝙蝠公司的VELIS Electro電動(dòng)培訓(xùn)飛機(jī)于2020年6月10日獲得歐洲航空安全局（EASA）的機(jī)型型號(hào)合格證，令電動(dòng)航空領(lǐng)域振奮。EASA表示，對(duì)此款雙座飛機(jī)的嚴(yán)格審查，為其他大型電動(dòng)飛機(jī)的認(rèn)證鋪平道路。
對(duì)于斯洛文尼亞的蝙蝠飛機(jī)公司來說，根據(jù)EASACS-LSA輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)規(guī)則獲得Velis Electro的型號(hào)合格證（TC）是其研制進(jìn)程的一個(gè)里程碑，其研制計(jì)劃還包括高性能混合動(dòng)力4座飛機(jī)和19座氫燃料電池推進(jìn)支線飛機(jī)。Velis Electro獲得EASA的認(rèn)證，使歐洲的飛行學(xué)校能夠在訓(xùn)練中直接利用電動(dòng)飛機(jī)較低的運(yùn)營(yíng)成本。該飛機(jī)主要用于機(jī)場(chǎng)模式訓(xùn)練，加上24.5千瓦時(shí)電池系統(tǒng)的儲(chǔ)備，續(xù)航時(shí)間在50分鐘左右。
其他飛機(jī)制造商也瞄準(zhǔn)了該市場(chǎng)，德國(guó)飛行設(shè)計(jì)公司計(jì)劃在2022年讓其雙座F2E電動(dòng)飛機(jī)獲得EASA CS-23認(rèn)證，飛機(jī)續(xù)航時(shí)間約2小時(shí)，外加75千瓦時(shí)的電池儲(chǔ)備。該公司還計(jì)劃研制一款4座的機(jī)型。
總部位于奧地利的鉆石飛機(jī)工業(yè)公司正在開發(fā)一款基于4座DA40的DA40-EP電動(dòng)型的培訓(xùn)系統(tǒng)。飛機(jī)配有快速充電或可更換電池，其設(shè)計(jì)續(xù)航時(shí)間為1.5小時(shí)。DA40-EP適用于模式訓(xùn)練，其駕駛艙布局與活塞發(fā)動(dòng)機(jī)型相同，可實(shí)現(xiàn)集成訓(xùn)練解決方案。鉆石公司屬于中國(guó)萬豐控股集團(tuán)所有，其他中國(guó)制造商也在關(guān)注歐洲市場(chǎng)。遼寧銳翔通用航空正與Kasaero和德國(guó)超輕型飛行協(xié)會(huì)DULV合作，希望獲得LSA批準(zhǔn)，使其兩座RX1E進(jìn)入歐洲培訓(xùn)市場(chǎng)。
公務(wù)和支線航空可能采用混合電推進(jìn)系統(tǒng)
歐洲通用航空市場(chǎng)下一步考慮研究混合電推進(jìn)系統(tǒng)，尤其是氫燃料電池混合電推進(jìn)。蝙蝠飛機(jī)公司作為歐洲Mahepa研究項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)者，在開發(fā)模塊化混合電推進(jìn)架構(gòu)，該公司下一款電動(dòng)飛機(jī)是4座大黑豹（Panthera）混合動(dòng)力飛機(jī)。
Mahepa項(xiàng)目的第一個(gè)試驗(yàn)機(jī)是四座的HY4，采用燃料電池和蓄電池的混合動(dòng)力系統(tǒng)，于2020年11月在德國(guó)開始飛行測(cè)試。采用內(nèi)燃機(jī)和電池混合動(dòng)力系統(tǒng)的大黑豹（Panthera）試驗(yàn)機(jī)將于2021年初試飛。在Mahepa項(xiàng)目下，蝙蝠飛機(jī)公司也在研究一款19座、采用燃料電池推進(jìn)的飛機(jī)，預(yù)計(jì)將于2028年推出。
法 國(guó) 初 創(chuàng) 公 司Avions Mauboussin計(jì)劃開發(fā)混合動(dòng)力輕型飛機(jī)，作為向6座氫動(dòng)力支線運(yùn)輸邁出的第一步。AvionsMauboussin公司總部位于法國(guó)貝爾福特，研制的串聯(lián)雙座輕型飛機(jī)Alerion M1h采用混合動(dòng)力，以滿足性能和審美要求。該款機(jī)型可在電驅(qū)動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)短距起降，降低噪音，在巡航狀態(tài)下，動(dòng)力系統(tǒng)由燃油驅(qū)動(dòng)，巡航速度約250千米/時(shí)。該機(jī)計(jì)劃于2022年進(jìn)行混合電推進(jìn)型首飛，于2024年進(jìn)行氫動(dòng)力型首飛，在2024年底投入市場(chǎng)運(yùn)行，并為Alcyon M3c提供基礎(chǔ)儲(chǔ)備，進(jìn)而進(jìn)入通用航空市場(chǎng)。
AlcyonM3c是一款支線短距起降飛機(jī)，可搭載5名乘客，與Alerion M1h雙座飛機(jī)同樣采用先混合然后氫動(dòng)力的推進(jìn)方式，其航程為1500千米，巡航速度將達(dá)到370千米/時(shí)。計(jì)劃于2026年獲得型號(hào)合格證并投入市場(chǎng)使用。雙座飛機(jī)供私人使用和所有者商務(wù)飛行，更大的飛機(jī)適用于入門級(jí)的商務(wù)航空和按需空中出租車市場(chǎng)。
該混合動(dòng)力系統(tǒng)基于賽峰集團(tuán)開發(fā)的一臺(tái)100千瓦的渦輪發(fā)電機(jī)構(gòu)建，Avions公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官大衛(wèi)·加萊索表示，要使混合動(dòng)力系統(tǒng)的重量與經(jīng)典推進(jìn)系統(tǒng)的重量相當(dāng)，存在一定挑戰(zhàn)。該系統(tǒng)需要一臺(tái)高效、輕便的渦輪發(fā)電機(jī)，從本質(zhì)上講，它具有燃料靈活性，可以燃燒煤油、航空汽油或氫，所以可以在還沒有廣泛使用氫能源的地方運(yùn)行。
Alerion采用一臺(tái)渦輪發(fā)電機(jī)和兩個(gè)電池組驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)，而較大型Alcyon采用兩臺(tái)渦輪發(fā)電機(jī)、四個(gè)電池、四個(gè)電機(jī)和螺旋槳，以提供更大的功率和冗余，在不同配置中使用相同組件，可抵御故障，提高冗余度。迄今為止，該公司自籌資金，目前在尋找外部投資者以及法國(guó)地區(qū)和國(guó)家政府的“綠色航空”資金支持。
初創(chuàng)公司曼塔飛機(jī)公司團(tuán)隊(duì)成員來自航空和賽車運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域，正在開發(fā)一款可以垂直起落和短距起落的混合電推進(jìn)飛機(jī)。曼塔飛機(jī)公司的ANN 最初是一款專為一級(jí)方程式賽車設(shè)計(jì)的單座運(yùn)動(dòng)飛機(jī)ANN1，但現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為一款雙座飛機(jī)ANN2，目標(biāo)是私人飛行和區(qū)域范圍內(nèi)的商務(wù)飛行。
ANN2采用非常規(guī)構(gòu)型，前置鴨翼、機(jī)翼、雙垂直尾翼以及8臺(tái)電動(dòng)涵道風(fēng)扇，其中四臺(tái)嵌在機(jī)身前后用于提供垂直升力，另外四臺(tái)安裝在機(jī)翼前緣，可在垂直升力和前飛推力之間傾轉(zhuǎn)?；旌想娏ν七M(jìn)系統(tǒng)基于一臺(tái)335馬力的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，可使用Jet A-1航空煤油、柴油或生物燃料。
垂直起降（VTOL）時(shí)的動(dòng)力由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和電池共同提供，在飛機(jī)以約300千米/時(shí)的速度巡航時(shí)，所需功率為50%~60%，可由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的剩余輸出功率可用來給電池充電。因此，首席執(zhí)行官兼首席技術(shù)官盧卡斯·馬爾切西尼表示，該款飛機(jī)避免了對(duì)地面基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)的要求，如果該款飛機(jī)不需要充電或更換電池，可以加速推廣應(yīng)用。
該飛機(jī)設(shè)計(jì)為在VTOL運(yùn)行中飛行200~300千米，飛機(jī)具有大的機(jī)翼油箱，在STOL運(yùn)行中，可以從機(jī)場(chǎng)攜帶更多燃料，航程超過600千米，具備執(zhí)行快速貨運(yùn)和海岸巡邏等任務(wù)的潛力。運(yùn)營(yíng)成本200~250歐元/時(shí)（250~300美元），大大低于執(zhí)行類似任務(wù)的直升機(jī)。
曼塔飛機(jī)公司已經(jīng)開始飛行ANN2的1/3縮比模型，為復(fù)雜構(gòu)型開發(fā)飛行控制律。它有16個(gè)控制效應(yīng)器，根據(jù)飛行條件進(jìn)行組合使用:前翼、副翼、襟翼和方向舵，以及單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力和反作用力矩，馬爾切西尼表示，分布式推進(jìn)對(duì)提供飛機(jī)機(jī)動(dòng)性有很大的潛力。
曼塔公司計(jì)劃于2021年中凍結(jié)全尺寸原型機(jī)的設(shè)計(jì)，并于2022年中首次試飛。馬爾切西尼表示，該研制計(jì)劃有點(diǎn)激進(jìn)，曼塔公司希望在第二季度完成首輪融資，找到一個(gè)制造飛機(jī)的行業(yè)合作伙伴。
