Graham Warwick
汽車工業的發展已經證明,電動汽車不僅會重塑供應鏈,而且還會影響零部件售后服務市場。電動產品是否需要更少、更多樣化的維修,以及是否會對維修領域有著長期影響,都需要考慮和判斷。現在預測電推進對航空業及MRO業的影響程度還為時過早,但是電推進很可能會重塑輕型飛機市場,進一步實現更低的能源成本、更低的排放和噪聲,在城市空中交通和短途區域運輸市場產生深遠影響。
盡管關于電推進是否會拓展至大型商用飛機,以什么方式擴展,都很難預測,但以波音787多電飛機為首的飛機系統的電氣化研究已經開展多年,主要的發動機制造商也一直在關注電推進這項技術。
盡管航空維修市場并不像電動汽車那樣備受關注,但電推進對于航空維修市場的影響也可預測一二。據麥肯錫公司2016年發布的一份報告顯示,到2030年,采用電推進的飛機的維修成本將下降20%~30%。
節約成本、節約能源是電動飛行最值得期待的優勢。但由于電推進系統需要電動機、儲能器、能源分配系統等,所以電推進系統比渦輪推進系統更為復雜,但值得慶幸的是電推進系統的動部件遠少于渦輪推進系統,前者的系統部件壽命可能會更長,電動機在機械方面比較簡單,冷卻和潤滑系統也不復雜,振動水平較低也減輕了對飛機部件的應力。
今年7月,在美國辛辛那提州舉行的美國航空航天推進與能源論壇上,佐治亞技術公司發布的報告認為,盡管電動機所需的支持服務比渦輪或渦扇發動機更少,但電推進也不是免維修的。電動機內部的高速軸承需要監測和定期更換,線圈也可能由油污、磨損、振動或電壓突波而發生短路,隔離部件可能發生熱損傷,永磁電動機也需要進行磁力安全監測。報告還認為,電動機核心組件也不可能在外場實施維修,因此需要拆卸下來運到專業維修車間進行修理。
此外,佐治亞技術公司表示,由于電池密度等問題,即使電推進系統投入運營,也會首先進入通用航空和新興的城市空中交通項目,但作為民用飛機維修企業應該提前做好準備。例如,高能電池所需的檢修要經過專門培訓,可移動電池在拆裝過程中也可能存在連接器損傷、撞擊損傷、電池起火等風險。再如,為了提供最大化的能量,電池組體積和重量通常較大,且與機翼或機身合為一體,因此在更換電池或充電時也需要專門的裝卸設備。一架電動飛機的全壽命周期要多次更換電池組,特別是在執飛簽派率非常高的城市空運服務時。另外,地面的快速高能充電裝備也有自身的維修需求,例如充電站要有液冷設備防止電池在充電時過熱。
電動飛行的主要亮點是新的飛機結構,例如不再是采用一部或兩部發動機推進系統,而是與機身高度融合,采用多個風扇或涵道風扇分布在飛機周圍,改善氣動效率。但是這種非傳統結構也將帶來不尋常的維修問題。比如,維修中分布推進組件的可達性,推進系統高壓工作的安全性等。再者,由于這些系統都是高度模塊化,電動機和螺旋槳更換頻率都很高,所以能否全時保證備件供應也是一大挑戰。
佐治亞技術公司的研究人員建議,新興的電動飛機業應吸收機械師和技師參與早期設計過程,以便獲得對飛機維修性的最直接實踐反饋,并且及早建立統一的維修技師培訓和認證標準。