到2030年，空中交通量每年將以5%的速度增長，科學(xué)家們正在研究如何使飛機更具可持續(xù)性。但是，由于當(dāng)前的電池使電動飛機過于沉重，混合燃料和電動模型可能為綠色航空旅行指明了前進的方向，并可能在15年內(nèi)成為航空器。

航空業(yè)為歐洲經(jīng)濟做出了巨大貢獻，每年創(chuàng)造超過5,000億歐元的收入，并提供930萬個就業(yè)機會。但這也有對環(huán)境的影響，需要解決。飛行占全球溫室氣體排放量的2%以上，在歐洲約占3%。為了實現(xiàn)歐盟到2050年實現(xiàn)凈零溫室氣體排放的目標(biāo)，需要更可持續(xù)的飛機。

隨著航空業(yè)受到大流行病的嚴(yán)重打擊，導(dǎo)致航空運輸量下降，使航空旅行可持續(xù)成為歐洲復(fù)蘇的關(guān)鍵。

開發(fā)混合動力飛機可能是解決方案的一部分。與混合動力汽車類似，該技術(shù)結(jié)合了兩種動力來源，通常是燃料和電池或氫燃料電池。

法國圖盧茲大學(xué)LAPLACE實驗室的高級科學(xué)家兼副主任Xavier Roboam博士說：“通過混合來源，可以減少飛機的燃油消耗，從而減少對環(huán)境的影響。” “這是最后一步之前的第一步，可能是零排放全電動飛機。”

能量密度或您每千克獲得的能量數(shù)量仍然是電動飛機的限制因素。為電動機提供動力所需的電池仍然太重，無法單獨使用可行的替代品，在這種情況下，電池通常比可提供相同能量的煤油噴射燃料重約30倍。小型電動飛機已經(jīng)成功進行了短時間的試飛，到明年年底，世界上最大的電動飛機可能會開始載運多達9名乘客的長達160公里的商業(yè)航班。但是，像今天的常規(guī)飛機那樣，電池將使一架載滿人的大型飛機行駛數(shù)千公里，這會使飛機太重而無法起飛。

混合動力飛機目前更具前景，因為使用一些燃料有助于解決重量問題。Roboam博士及其同事正在研究如何通過HASTECS項目進一步減輕飛機的重量。

他們專注于主要組件，例如在兩個電源和電動機之間轉(zhuǎn)換功率的系統(tǒng)。他們正在創(chuàng)建新的設(shè)計，并通過計算機仿真對其進行測試。Roboam博士說：“我們正在努力使您能夠提供的功率與傳遞該功率所需的重量之間的比率最大化。”

FutPrInt50項目正在探索混合飛機設(shè)計的不同概念。圖片來源：斯圖加特大學(xué)

該項目針對特定目標(biāo)。我們的目標(biāo)是設(shè)計一種電動馬達，該電動馬達將使當(dāng)今使用的電動馬達(如特斯拉電動汽車)的功率重量比增加一倍，到2035年達到每千克10千瓦。他們還希望提高功率輸出。功率轉(zhuǎn)換器的重量比達到每千瓦25千瓦。達到這兩個目標(biāo)將使混合動力飛機比預(yù)計的2025年減輕約1600公斤的重量，并節(jié)省多達10%的燃料。

經(jīng)過大約四年的工作，該團隊已實現(xiàn)了電動機的目標(biāo)。他們能夠通過使用電磁材料來優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，例如使用稱為Litz線的特殊線有助于改善其性能。減小尺寸后，電動機的熱量會增加，因此，團隊成員還想出了一種使用內(nèi)部冷卻系統(tǒng)對電動機進行冷卻的更有效方法。

對于功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過修改其結(jié)構(gòu)和改進冷卻系統(tǒng)可以超越其目標(biāo)。Roboam博士說：“我們超出了對該項目非常成功的目標(biāo)。”

明年項目完成后，Roboam博士和他的同事希望通過進行實驗來驗證HASTECS期間產(chǎn)生的仿真結(jié)果。但是他們將需要找到一個可以提供高功率來測試其設(shè)計的實驗設(shè)備。Roboam博士說：“進行這樣的驗證非常復(fù)雜，而且成本很高，因為它是(要求)一兆瓦功率的非常高功率的應(yīng)用。”