第四章交通运输电气技术00O0001电气工程学院吴命利范瑜教授
电气工程学院 吴命利 范瑜 教授 第四章 交通运输电气技术
4.4.2多电/全电/电动飞机
4.4.2 多电/全电/电动飞机
（1）多电飞机与全电飞机多电飞机用更多的电机、电磁执行器代替液压和气动执行器（如涡轮发电驱动辅机，环境控制系统，发动机的起动机、机翼控制面）使飞机动机辅机容错式电力电子配电系统00的效率、可靠性、易维护性、保障性和电气除冰装置运行保障费用都得到明显的改善，并使飞机重量减轻、可用空间增加。电磁执行制动器电力电子功率控制器如果完全用电磁装置替代液压引擎内置启动器-发电机气压系统，称为全电飞机。电力电子遥辅助功率单元发电飞机控制面电磁装置机执行喜
多电飞机用更多的电机、电磁执 行器代替液压和气动执行器（如涡轮发 动机的起动机、机翼控制面），使飞机 的效率、可靠性、易维护性、保障性和 运行保障费用都得到明显的改善，并使 飞机重量减轻、可用空间增加。 如果完全用电磁装置替代液压、 气压系统，称为全电飞机。 （1）多电飞机与全电飞机
因此多电/全电飞机的发电机与供电系统要大幅提高容量。目前的主要手段是将大容量发电机与发动机一体化。例如永磁起动/发电机，与发动机高压轴连接，在飞机发动机起动时作为电动机帮助发动机起动；发动机起动后作为发电机，为飞机提供电源。为了体积小，起动/发电机转速一般为上万转/分甚至几万转/分，所以必须有双向功率变换的电力电子变频器
因此多电/全电飞机的发电机与供电系统要大幅提高容量。目前的 主要手段是将大容量发电机与发动机一体化。 例如永磁起动/发电机，与发动机高压轴连接，在飞机发动机起动 时作为电动机帮助发动机起动；发动机起动后作为发电机，为飞机提供 电源。 为了体积小，起动/发电机转速一般为上万转/分甚至几万转/分， 所以必须有双向功率变换的电力电子变频器。 4
波音787发动机的永磁起动/发电机250kVA235V360-800Hz波音787发动机5
5 波音787发动机 波音787发动机的永磁起动/发电机 250kVA，235V， 360–800 Hz
（2）太阳能电动飞机电动飞机指采用电机做发动机的飞机。瑞士的阳光动力2号太阳能飞机，可长航时、不耗燃油春夜连续飞行。翼展72米，超过体积最大的商用客机，重量2300公斤，与一辆家用汽车相当。2015年实现了环球飞行
（2）太阳能电动飞机 电动飞机指采用电机做发动 机的飞机。瑞士的阳光动力2号 太阳能飞机，可长航时、不耗燃 油昼夜连续飞行。翼展72米，超 过体积最大的商用客机，重量 2300公斤，与一辆家用汽车相当。 2015年实现了环球飞行
（3）电动直升飞机2016年，美国试飞了电机驱动的直升飞机。由Robinson R44直升机改装，用两台永磁同步电机作为动力装载500kg的锂电池提供电力。试验飞行时间5分钟，飞行高度122m，飞行速度148km/h
7 2016年，美国试飞了电机驱动的直 升飞机。由Robinson R44直升机改装， 用两台永磁同步电机作为动力 ，装载 500kg的锂电池提供电力。 试验飞 行时间 5分钟 ，飞行 高度 122m，飞行速度148km/h。 （3）电动直升飞机
（4）纯电动客机2012年柏林航展，德国研究机构推出190座Ce-Liner纯电动客机概念。采用16组蓄电池，2台超导电动发动机。计划2035年投入运行
（4）纯电动客机 2012年柏林航展，德国研究机构推出190座Ce-Liner纯电动客机概念。采 用16组蓄电池，2台超导电动发动机。计划2035年投入运行。 8
德国研制的Ce-Liner电推进客机自调整，非平面C形机翼连续式航窗带电驱动系统>根据机场空间大小调节>透明与应力结构>高温超导电动机减少自旋的激发>旅客全新体验高肥爬升率>集成低温冷却机系统>创新的飞行控制与逻辑>可反向推进>无水平方向高度要求啊（无>静音叶片水平尾翼）机舱设计>宽体双通道>每排7座（2-3-2）灵活舒适的侧向可折叠座椅中门便于快速登机/下机电力电子与电源机载电池箱>DC电源>类似传统货物箱，特殊改装作动系统>AC发动机控制器>先进锂电池技术>机电作动器>固态电力控制器>容量：2000Wh/kg>满足ETOPS的余>3000V-540VDC变流器>返航更换该电池箱，不充电BauhausLuftfahrt>DC作动器控制器（双发延程飞行）NeueWegeX1
电驱动系统 ➢高温超导电动机 ➢集成低温冷却机系统 ➢可反向推进 ➢静音叶片 作动系统 ➢机电作动器 ➢满足ETOPS的冗余 （双发延程飞行） 电力电子与电源 ➢DC电源 ➢AC发动机控制器 ➢固态电力控制器 ➢3000V-540VDC变流器 ➢DC作动器控制器 机载电池箱 ➢类似传统货物箱，特殊改装 ➢先进锂电池技术 ➢容量：2000Wh/kg ➢返航更换该电池箱，不充电 ➢自调整，非平面C形机翼 ➢根据机场空间大小调节 ➢减少自旋的激发 ➢高爬升率 ➢创新的飞行控制与逻辑 ➢无水平方向高度要求啊（无 水平尾翼） 连续式舷窗带 ➢透明与应力结构 ➢旅客全新体验 机舱设计 ➢宽体双通道 ➢每排7座（2-3-2） ➢灵活舒适的侧向可折叠座椅 ➢中门便于快速登机/下机 德国研制的Ce-Liner电推进客机
（5）混合动力电动客机纯电动飞机技术难度较大，主要瓶颈也是电池。美国NASA正在研究混合动力电动商用客机。第一种方案是涡轮发动机与电动机都能驱动螺旋奖，电动机靠电池供电。与并联混动车类似。电池电力母线涡轮发动机电动机EEgLIICFuelNon-Prop电能存储与电力管理PowerVIEILLS--燃油管螺旋浆1
（5） 混合动力电动客机 纯电动飞机技术难度较大，主要瓶颈也是电池。美国NASA正在研究混合动 力电动商用客机。 第一种方案是涡轮发动机与电动机都能驱动螺旋桨，电动机靠电池供电。 与并联混动车类似。 10 涡轮发动机 电力母线 电动机 电能存储与电力管理 燃油管 电池 螺旋桨