俄罗斯超导混动飞机即将亮相,能否实现抢先突破?

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导读:4月2日,俄罗斯副总理尤里·鲍里索夫表示:在2021莫斯科航展上,俄罗斯将展示最新的超导混合动力航空发动机。这一航空发动机已经搭载在以雅克-40为平台改造的验证机上。
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两个月前,俄罗斯前景研究基金会就曾表示,其委托的SuperOx公司已经研制出了一款500千瓦动力的高温超导航空电动机,并且正在开展超导混合动力航空发动机的研究与测试工作。按照俄罗斯前景基金会的消息,俄罗斯已经首次进行了基于高温超导技术研制且完全由电池供电的电力推进系统试验。
超导动力系统被全球航空产业链公认为是能够改变航空制造既有格局、突破现有技术瓶颈的重要技术之一。那么,飞机为什么要使用混合动力?而超导磁体技术对于改善飞机的混动系统究竟有多大意义?
传统飞机动力系统已难有更大提升
近几十年来,全球民用客货运喷气式飞机的设计发展表现出了非常强烈的趋同性:圆筒风格的机身,大展弦比的后掠翼安装在机身底部,机翼下吊挂2-4台发动机——而且越来越倾向于两台发动机。
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在当前的推进系统原理下,只有这样的设计布局才在兼容传统机场的廊桥等地面设施的同时,赋予飞机最轻的结构重量、最好的气动效率以及最佳的座舱体验。
【俄罗斯超导混动飞机即将亮相,能否实现抢先突破?】但如果跳出涡轮发动机对飞机设计带来的限制,采用高性能的电机动力系统,现有飞机设计上的很多缺陷都可以被根治,很多已经被认为难以继续提高的性能指标还有非常大的提升空间:
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现有涡轮发动机热效率已快接近设计极限
比如从热效率上看,涡扇发动机的热效率目前只能达到40%左右,提升空间已经非常小,而且每一次小幅度的性能提升都意味着代价昂贵。如果将涡扇发动机换成电机驱动的螺旋桨或者涵道风扇,飞机推进系统对能量的利用效率就可以得到非常大的提升。
另一个例子是,为了节省各方面的成本,当代运输类飞机一直倾向于选择数量最少、推力最大的双发方案。
但其中也隐含了相当的安全风险(如鸟击引发双发同时失效),也限制了飞机的性能设计——飞机设计师不敢、也不能充分利用发动机的吸气和喷流过程,对机翼进行减阻增升。
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相比目前的主流飞机设计样式,分布式推进系统则能极大的解放飞机总体设计
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