电动汽车才刚落地，电动飞机就来了

文/陈根从莱特兄弟1903年发明了第一架飞机到如今电动航空的悄然而至，航空业已经走过辉煌的百年。如今伴随着科技的不断进步及人类环保意识的不断增强，航空业正从燃油时代向电动时代演进。当前，电动飞机正在快速发展，并呈现出蓬勃生机及巨大的市场前景，电动航空因其诸多优势，已成为世界航空领域发展的前沿热点。

近日，我国一个科研团队展示了一种微波等离子体推进器的原型，在实验室条件下，能够在地球大气层中工作，并产生推力，其效率可与现代客机上的喷气式发动机相媲美。这种新设计由武汉大学工业科学研究院的一个团队构思并制造，通过电离空气产生低温等离子体，通过空气压缩机将其吹到管子上。等离子体在管子上升的过程中，会被强大的微波击中，使等离子体中的离子剧烈摇晃，使其与其他非离子化的原子相撞，并使等离子体的温度和压力大大增加，因而产生巨大的推力。

秘密的一部分是在扁平化的波导上，微波是通过它发射的。由一个1kW、2.45Gh的磁控管产生的微波，在接近等离子体管时，微波被送入波导，被压缩到一半的高度。这样做是为了增强其电场强度，并尽可能多地给等离子体传递热量和压力。研究人员注意到，在保持压缩机的气流稳定的情况下，当微波功率增加时，管内的火焰射流似乎会延长。他们开始尝试测量产生了多少推力，但事实证明这很困难，因为千度的等离子体射流会破坏普通的气压计。于是，研究人员将一个空心钢球放在管子的顶部，在管子的顶部装入较小的钢珠以改变其重量。在一定的重量下，推力会抵消拉着钢珠的引力，并开始将其从管子上抬起，使其移动和跳跃，研究人员利用这些测量结果，减去空气压缩机的推力，计算出他们的新的等离子体推进器的推力有多大。他们在一定的功率和空气流量范围内进行了测试，尽管测量技术有些笨拙，但他们发现推进推力与微波功率和空气流量之间存在线性关系。从能效层面来看，其推力为11N（400W、每小时空气流量1.45 立方米），这意味着其推力效率为28 N / kW。假设其性能是线性增长的，那团队预估特斯拉 Model S 的电池可输出 310 kW 的功率（换算成推力就是 8500 N）。通过比较，空客E-Fan电动飞机使用了一对30千瓦的电动管道式风扇，合起来能产生1500N的推力。这意味着推力效率为25N/kW ，与该实验室组装的第一架原型机相比，推力效率并不高。研究人员说，这个推力效率已经 "可以与商业飞机喷气式发动机的推力效率相媲美。 "

电动飞机相比于传统飞机，使用电动力推进系统代替内燃机动力，从而获得了很多优点和独特品质。最突出的优点是节能环保，效率高能耗低，同时实现接近零排放，噪声和振动水平很低，乘坐舒适性好，是名符其实的环境友好飞机。此外，还具有安全可靠（不会发生爆炸和燃料泄漏）、结构简单、操作使用简便、维修性好／费用低、经济性好等特点。但目前，各类电动飞机发展面临的许多技术层面的挑战。包括电动力推进系统关键性能指标低、技术不成熟、重量过大，仅能满足电动飞机的最低使用要求等。此外，电动力推进系统实用性、安全性和可靠性还有待提高。这是一个有趣而新颖的等离子推进器设计，如果事实证明它的可扩展性和效率能达到对飞机标准的水平，它将推动零排放电动航空的新兴领域发展。电动飞机革命已来，电动航空将大有可为。