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西門子為CityAirbus提供動力系統(tǒng)
自2016年起，西門子與空客公司一直在合作研發(fā)面向航空領(lǐng)域的混合動力電力推進(jìn)系統(tǒng)。CityAirbus是*采用這些技術(shù)的開創(chuàng)性飛機(jī)之一；它是一架針對城市空中交通的特殊需求而設(shè)計的驗(yàn)證機(jī)，具有顛覆性意義。CityAirbus計劃將于今年晚些時候?qū)崿F(xiàn)首飛，它已實(shí)現(xiàn)一個重要的里程碑：地面測試已經(jīng)開始。
在位于德國奧托布倫的測試中心，空客公司項(xiàng)目經(jīng)理Martin Nüsseler先生、空客公司直升飛機(jī)業(yè)務(wù)部CityAirbus項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Marius Bebesel和西門子電動飛機(jī)業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)人Frank Anton博士接受了我們的專訪，與我們分享這個振奮人心的項(xiàng)目。
Nüsseler先生，Anton博士，我們面前的這個東西究竟是什么？
Nüsseler：我們面前的這個東西是“鐵鳥”CityAirbus。CityAirbus是一架針對城市交通而設(shè)計的電動多旋翼飛行器。這只“鐵鳥”的使命是對整個推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行端到端測試。它包含電池、配電系統(tǒng)和電力推進(jìn)裝置，可通過自主飛行控制系統(tǒng)，在閉環(huán)控制回路中進(jìn)行操作。在這個全系統(tǒng)測試臺上，我們正在操作并驗(yàn)證整個系統(tǒng)的動態(tài)性能，包括電氣、散熱和機(jī)械等方面。這套裝置配備西門子電力傳動單元，它連接至模擬實(shí)際螺旋槳負(fù)荷的負(fù)載電機(jī)上。這是CityAirbus邁向首飛途中的重要里程碑，首飛計劃將于今年晚些時候進(jìn)行。
在將動力系統(tǒng)安裝到CityAirbus中之前，
它必須在地面實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行并通過嚴(yán)格測試。
在全系統(tǒng)測試臺上，西門子和空客公司正在操作并驗(yàn)證整個系統(tǒng)的動態(tài)性能，包括電氣、散熱和機(jī)械等方面。
：Martin Nüsseler、Frank Anton和Marius Bebesel（從左至右）在CityAirbus測試中心。
除用于驅(qū)動包端螺旋槳的電機(jī)之外，西門子還開發(fā)了變頻器和電力管理系統(tǒng)。
Anton：這里你看到的8臺電機(jī)，構(gòu)成了動力系統(tǒng)，每臺電機(jī)的最大功率為200kW，它們是專門針對這個特定應(yīng)用而設(shè)計的。它們的扭矩密度高達(dá)30Nm/kg，這實(shí)際上刷新了紀(jì)錄。換句話說，這些重量不足50公斤的電機(jī)，可以產(chǎn)生1500Nm的額定扭矩。除電機(jī)之外，西門子還提供了變頻器和電力管理系統(tǒng)。順便說一下，我們在很短時間內(nèi)完成了動力系統(tǒng)的交付。從最初的構(gòu)思，到最終的原型，我們僅用9個多月時間就完成了。這無疑歸功于我們兢兢業(yè)業(yè)的團(tuán)隊(duì)，以及強(qiáng)大的數(shù)字化工具，特別是來自PLM的SimcenterTM，這是電動飛機(jī)業(yè)務(wù)部在研發(fā)工作中通常使用的工具。
您可否詳細(xì)談?wù)凜ityAirbus及其應(yīng)用領(lǐng)域？另外，對于電動飛機(jī)的未來，這個項(xiàng)目有何重大意義？
Nüsseler：由電池供能的CityAirbus是一種城市空中交通工具。在擁堵的特大城市，它能以高達(dá)120公里的時速，安全、快速地運(yùn)送最多4名乘客，而不產(chǎn)生任何局部排放，并且運(yùn)營成本較低。典型的飛行目的地包括機(jī)場、火車站或摩天大廈的樓頂。初期，CityAirbus將由飛行員駕駛，不過，自主飛行的無人飛機(jī)亦在計劃之中。
Anton：由4個涵道螺旋槳傳動裝置構(gòu)成的創(chuàng)新配置，極大地提高了系統(tǒng)安全性，并確保降低噪聲。不論何種情況下，將交通拓展至“第三維度”（即：空中）的好處是，電機(jī)比常規(guī)發(fā)動機(jī)更安靜，且低排放。這種應(yīng)用充分利用了電動交通的各種優(yōu)勢，然而，這只是其中一小部分。CityAirbus必須垂直起飛和降落，并且能夠在各個方向上機(jī)動飛行。此外，它沒有滑翔機(jī)翼。這意味著，它的起飛動力必須*來自動力系統(tǒng)。它的動力系統(tǒng)采用大扭矩電機(jī)，這是實(shí)現(xiàn)這種應(yīng)用的理想解決方案。
它什么時候可以載人飛行？首飛計劃的下一步是什么？
Bebesel：我們計劃在今年年中把推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)體集成到驗(yàn)證機(jī)中。CityAirbus的初始結(jié)構(gòu)已經(jīng)生產(chǎn)完畢，現(xiàn)在正在裝配。要實(shí)現(xiàn)飛機(jī)量產(chǎn)，還必須進(jìn)一步優(yōu)化配置，以滿足城市空中交通要求，并提高商業(yè)盈利能力。在2025年之前，技術(shù)上將可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品商業(yè)化，但這取決于，這種城市空中交通在公眾接受度、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和法規(guī)制定等方面的進(jìn)展。
Anton：我們在這個項(xiàng)目中的工作，展示了利用電動飛機(jī)來補(bǔ)充城市交通的技術(shù)可行性。我們希望，對驗(yàn)證機(jī)的飛行測試可以支持我們獲得機(jī)型認(rèn)證，同時也激發(fā)公眾對這一概念的熱情。