霍尼韦尔公司旗下最新型兆瓦发电机的首单合同，油电混动将是未来航空的新趋势

 

 

 

4月初，霍尼韦尔公司（Honeywell）宣布，飞鲸公司（FLYING WHALES QUEBEC）已选择其1兆瓦发电机作为其新型混合动力飞艇LCA60T的动力系统，并签署了集成和供应合同。这是霍尼韦尔公司旗下最新型兆瓦发电机的首单合同。

 

 

 

飞鲸公司是一家获得法国和魁北克政府风险投资的初创公司，正在开发长200米、采用垂直起降（VTOL）技术的飞艇，用于重负载运输市场。   

 

 

 

 

 

 

LCA60T飞艇吊运集装箱的模拟图，注意其巨大的内部货舱与艇身上大量的推进电机。

 

 

 

 

 

电动力航空系统的应用突破    

 

    

 

    

 

 

 

 

对于这一合同，霍尼韦尔公司发动机和动力系统总裁戴夫·马里尼克表示：

 

 

 

 

 

“   

霍尼韦尔的1兆瓦发电机非常适合像LCA60T这样的运输飞行器......该系统采用先进而紧凑的技术，实现了至关重要的高功率，相信可以为航空业创造一个更可持续的未来。

 

”   

 

 

根据飞鲸公司的公开资料，LCA60T是一种采用刚性骨架结构的氦气飞艇，长200米，直径50米，拥有10个气囊，货舱尺寸96x8x7米，有效载荷60吨。

 

 

 

该飞艇最初的设计目的，是在偏远且缺乏重载道路的林业地区完成木材运输工作。由于载荷重量和工作场地限制，这种工作无法使用常规的运输机和直升机完成。

 

 

 

目前飞鲸公司计划在2025年完成飞艇的首飞，并在未来十年内制造150架飞艇。

 

 

 

 

霍尼韦尔公司的兆瓦发电机。公开资料显示其最大持续功率1兆瓦，效率达到97%，重量仅有280磅（127千克）。该发电机实际上是发电/电动可逆的双用途电机，不需要任何改变即可作为推进电机使用。

 

 

 

LCA60T采用油电混合动力设计，由小型燃气轮机带动发电机发电，然后驱动艇身外部的大量分布式推进电机，实现飞行姿态轨迹的稳定控制和推进。

 

 

 

在其动力设计中，霍尼韦尔的兆瓦级航空电源系统是最为关键的核心设备。该发电机在2022年初完成第一轮测试，在测试演示中，该发电机以1兆瓦功率持续运行，功率密度达到8千瓦/千克，效率达到97%。   

 

 

 

针对兆瓦发电机的配套动力来源，霍尼韦尔公司计划使用HGT1700 辅助动力系统（APU）——它本质上是一台非常紧凑的小型燃气轮机，两者通过专门设计的变速箱连接，同时变速箱负责燃气轮机的燃料控制和润滑系统等机械附件的驱动。

 

 

 

 

 

 

 

HGT1700 APU衍生自霍尼韦尔的331系列APU，为空客A350 XWB客机设计，重量335千克，最大功率1.3兆瓦。

 

 

 

很显然，霍尼韦尔这套以发电机为核心的兆瓦级航空电源系统，并不仅仅可以应用在飞艇上——实际上其在设计之初的核心应用场景，还包括了各类使用电机推进的电动飞行器，尤其是针对未来城市空中交通的多旋翼eVTOL（电动垂直起降）类飞行器。

 

 

 

影响辐射未来动力领域    

 

    

 

    

 

 

相较于传统动力构型飞行器所使用的各种涡轮类燃机——包括涡扇、涡桨、涡轴等，电机在可靠性、效率、布置灵活性上都具有压倒性的优势。

 

 

 

特别是电机具有效率几乎与尺寸无关的特性，可以使飞行器采用大量电机分散布置推进装置，突破现有的飞行器设计局限，获得极为可观的总体效率提升潜力。

 

 

 

但在最基本的化学层面上，电池储能密度一直比燃油差得多，而且至少是数十倍以上的差距。这使得纯电动飞机的机身内部空间和载荷能力，都浪费在了装载电池上。

 

 

 

一旦航空器吨位尺寸上升到载人级别，纯电动飞行器的续航时间、载荷航程，都远不如同级别的涡轮热机飞行器。因此，在现有的技术能力下，绝大多数电动航空器的型号甚至不足以形成最基本的实用价值，甚至无法实现城际飞行。

 

 

 

 

eVTOL飞行器仅靠电动力飞不了多远。

 

 

 

只有油电混合模式才能较好地同时利用燃油的储能优势和分布式电力推进的总体设计优势。而高功率密度的大功率双用途电机，则是实现这种优势不可或缺的技术基础——对于总起飞重量较小，但是电机总功率要求很大，动力效率本身还特别低的多旋翼eVTOL类飞行器来说，这一点尤其重要。

 

 

 

霍尼韦尔兆瓦发电机的实用化，为电动力的轻型载人飞行器提供了关键基础。更进一步来说，电机作为非常基础的设备，它的影响范围实际相当大：能够实现对现有传统动力构型飞机、甚至是飞行器以外的领域的辐射。

 

 

 

比如，针对战斗机这样的超声速高机动飞机，紧凑化、轻量化的大功率双用途发电机，不仅可以直接替代专用的发动机启动机，减少其空间占用和重量，还能为战机安装更强大机载电子系统、提升作战能力提供动力基础。

 

 

 

此外，如果大功率发电机被用于战斗机，也能为电气系统取代液压系统、从而大大提升飞机可靠性、降低设计制造成本提供技术基础，更能为激光等机载定向能量武器系统提供技术基础。

 

 

 

在地面上，坦克等军用装甲车辆的未来发展趋势，混动化也是无法绕开的技术关键和未来核心趋势。这些车辆为了减小在战争中被命中概率，一方面要竭力压缩尺寸，另一方面又要尽力降低红外辐射和噪声等信号特征、并能长时间维持观瞄火控通信设备的运行。此外，这些特种车辆对成本相对较为宽容，实际上非常适合装备基于航空电源技术的混动系统。

 

 

 

电机综合性能水平很重要    

 

    

 

    

 

 

无论是传统构型飞机对二次动力源全面电力化的优化改进渴求，还是新构型飞机的实用和发展，都离不开航空电源在功率密度、容量、可靠性方面的不断提升，而电机综合性能水平则是其中最核心的环节之一，其重要性并不亚于被视为飞机心脏的涡轮燃机发动机。

 

 

 

航空电源系统作为飞机上最重要的二次动力源，在整个飞机先进技术发展中，其地位和作用一直在变得越来越重要，并不断通过航空工业这一技术上游，向其他下游的技术和装备领域扩散。

 

 

 

霍尼韦尔的兆瓦发电机，目前代表了西方国家在这一领域的最高实用化水平，具备非常重要的参考价值，值得特别关注。