【百人会2020】徐强:航空电动化的发展情况

文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2020-01-13
“2020电动汽车百人会论坛”嘉宾演讲实录!

1月10-12日,2020中国电动汽车百人会论坛在钓鱼台国宾馆隆重召开。本次论坛围绕“把握形势 聚焦转型 引领创新”主题,邀请政府有关部门和汽车、能源、交通、城市、通讯等领域的行业机构和领先企业代表,就行业、企业、政策的转型与创新展开深度研讨。以下是卓尔宇航集团CEO,徐强在本次论坛上的发言:

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卓尔宇航集团CEO 徐强

非常感谢欧阳院士和清华大学的张扬军教授提供这个机会,给大家分享航空电动化的发展情况。

刚刚七一二所李总分享了船舶电动化,其实我们有很多东西有相似之处。我想给大家强调一下,这个报告是在一个月前向工信部汇报航空电动化,大部分内容是从那个报告里来的,工信部对航空电动化也非常重视,陈鹏和我都是中国航空学会适航分会的委员,主任委员是由民航局司长作为主任。

我尽快把主要的内容回顾一下,试图让张扬军教授和我们多分享一下电动航空发展情况,我主要从适航角度多说一点。

电动航空大致分三个阶段,现在处于第三阶段,第一阶段是在试验期,主要是个人和院校的一些少量工作,我不详细叙述了。第二个阶段是大量的航空企业的介入,也进入了商业运作阶段,大家如果需要,我把PPT的PDF版给大家,我不详细讲了。

现在处于第三发展阶段,我们很快过一下,这是每个阶段有一些标志性的事件,我现在强调一下,在中国航空电动化方面走的还是比较超前,杨凤田院士在2015年带领团队设计了锐翔两座全电动飞机。从美国角度来说,2016年美国的通用航空制造商协会,成立了ELECTRIC,在电动航空方面也进行了着力发展。我国目前处于爆发期,各行各业的参与处于全面发展的阶段,估计在座大部分人是来自于汽车行业,作为航空的从业人员,特别感谢汽车行业给我们开拓了航空电动化的道路,也做了很多探索性工作,我们能够在这个基础上,在航空里面进行应用,2016年Uber发布了城市空中交通的白皮书。

主要特点是传统的航企进入,过去觉得是个别人小打小闹,但是最近几年像波音、空客、西门子、贝尔直升机纷纷进入电动航空领域,有大量的风投资本,尤其是汽车行业,大众、奥迪、保时捷、丰田,包括我们国家的吉利都在纷纷进入电动航空的领域。各国政府作为产业发展做了重点支持,欧洲17个城市已经开始eVTOL,像迪拜、新西兰、新加坡、日本作为Uber试验的城市。全球大约有170个在研的电动飞机项目,过去飞机是非常传统,非常保守,航空可能是最最保守的专业领域,一架飞机设计以后几十年都不会改,波音737机场几十年都没有动,我们在航空发展领域,像雨后春笋一样,170个在研的飞机项目,主要是在欧洲和美国,大约占40%,中国现在相当多企业做起来了。现在电动飞机呈现三大重点发展方向,多电的,像波音787用电动驱动子系统,现在谈的电动飞机只强调完全驱动是主推力了,电动的垂直起降,还有电动双座轻型飞机,还有电动/混动通用客机,eVTOL是发展最快,机型最多,投资最热,跨界融合最强的领域。eVTOL有130多个项目,10余已经试飞,数个已具备量产条件或接受订单。

目前大家都有顾虑,电池技术是不是能够在航空里应用,从目前的情况来看,在一些特定应用场景,尤其未来城市内的空中交通,UAM,基本上可以用的。从2019年开始试点,2025年商用,2030年规模化发展,像洛杉矶,上班出行地面要一小时,一个半小时,洛杉矶市长说现在对噪音不太在意了,只要把人员从高峰时期快速运转就行,在中国各个大城市,地面交通非常拥挤,eVTOL可以带来这样的便利。

电动双座轻型非常,10余个电动轻型飞机项目已经试飞,杨凤田院士带领的团队,双座已经取得了进展,现在在做四座的。另外一个领域就是电动做退亲和支线客机,也是有很多项目,像以色列、美国Ampaire为,做四座以上的,甚至到十来座,大部分机型是根据过去的机身改的,有的是纯电的,有的是混动的。

目前的问题有几个关键技术,第一个就是大部分机型是在过去的平台上改的,除了eVTOL之外,现在对电动电推进的东西,对尺寸不是很敏感,比如100千瓦点击分成10个10千伏尺寸上并不敏感,所以在分布式推进上,就是NASA这个项目,在分布式推进上面有很大的优势,在这个领域,在设计角度需要进一步的研究。当然需要高效的航空动力电机和电条,对大一点的飞机,电池占50%到60%的重量,如果机身重量进一步降低,可以进一步提高效率。高能量密度的电池,这个回头再介绍一下,包括张教授研究的高效涵道风扇,涵道风扇不仅仅是减少体积,在噪音方面也能大幅度降低。另外,我们一会要回顾的,在电动飞机这个领域,实际上是把航电系统小型化,装在小小的eVTOL上面,所以技术难度非常大,后面这几个主要是讲的航电系统。另外在城市里面,设计了城市的空管系统,这也是面临很大的挑战。

我们主要是从适航标准和规章角度来说,欧洲EASA2017年发布23部修订版,给电动飞机留下预留空间,比如燃油章节用的词都变了,用的是能源存储系统,而不单纯的说是燃油。2019年7月份发布的SC—VTOV,2017年FAA发布的3部修订版,为电动飞机预留的空间。EPIC协会协调沟通,正积极征订电动飞机的适航草案。中国杨院士也在试飞四座的,中国在2019年修订23部,现在在走立法程序,在这里面增加了H章,专门谈电动飞机的。另外计划今年开始,2020年开始制定eVTOL的适航规章。

适航标准和规章,主要是安全性和汽车轮船区别比较大的,目前世界各国对适航规章是基于运营风险的,飞机系统功能验证保证等级,这张图是EASA的VTOL要求,到10个负9次方,从飞机系统角度来说,研究保证的等级,高于现行的要求,也不低于25部的要求,无论是载人还是载货都要小于10的负9次方,这是EASA的规章。

从飞机机体结构,在城市上空不像在机场飞的大飞机,城市上空第一就是要垂直起降,旋翼为主,常常飞机是混合的布局,既有直升机的性质,也有固定翼的形式,但是更偏向于27部,这是直升机的规章。另外在城市上空飞的过程中,难免遇到一些飞鸟,过去认证的时候,需要考虑到的是群鸟,在规章制定方面,对机体结构有一些额外的要求。电池,从FAA角度来说蓄电池有TSO,动力电池还没有TSO,对电池这个对航空领域是很好的利好,比如200美元的话,拿到FAA或者民航局的TSO能卖到8000美元,是利润率非常高的行业。另外电池放电特性和汽车不一样,汽车几秒钟加速到一百多公里,而飞机爬升需要五到十分钟,这个有很大的区别,我不详细讲了,因为我也不是电池的专家,我们在制定适航标准规章制度的时候要考虑到这些问题。比如防过热、防雷击,电池各个系统之间需要有独立性,不能互相影响,丧失电能。同时,在汽车里面可以显示上面还有百分之多少电量,飞机不能显示有百分之多少,飞行员无法换算出来可以飞多长时间,因为飞机在不同运营情况下还有一些变化,所以要直接给予它能飞多少时间,包括电机电控也有同样的要求。电机有功能可靠性要求,防水、防潮、防尘和汽车使用环境有些不同,防漏电、防电磁干扰这也是基本的要求,防过热,防反转,失效以后也能安全的降落,还需要状态监控。对电控领域,需要失效安全设计,在空中万一有情况的话可以再启动,手动优先,防误操作,防水、防潮、粉尘,防漏电,防电磁干扰等。

航空电动是航空发展的必然方向,大型的航空企业认为,电动航空是指内燃机和喷气时代之后第三次革命,经历了40多年技术积累,电动飞机处于快速发展期,电动航空覆盖全领域、全产业链,与移动通信,人工智能、电动汽车等行业有极强的协同效应,作为航空的从业人员,我们觉得未来会失业,被搞汽车的人做航空。商业化需要的产业链和生态圈在逐渐形成,尤其中国汽车产业发展已经奠定了非常好的产业链供应链的基础,全球技术标准,包括中国民航或FAA,尤其EASA走的比较靠前,这种标准正在形成,电动航空发展受到适航和运行规章,城市设施建设,城市空中管理,公众的接受度等各方面的制约。

谢谢。

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