民機電驅動剎車系統動力學研究綜述*

趙蘭浩 黃健哲

(1. 上海飛機設計研究院 機電事業部,上海 201210)

(2. 上海交通大學 航空航天學院,上海 200240)

引言

近年來,全球航空業得到了突飛猛進的發展,航運量每年都以至少百分之四的速度增長,由此產生了大量的溫室氣體,與全球大力發展綠色產業以改善人類生存環境的大背景相矛盾.另外,航空飛行器溫室氣體的排放超過四分之三來自大型飛機[1],促使商業飛機生產商不得不考慮采用綠色能源代替傳統能源,以實現碳達峰、碳中和目標.早在第二次世界大戰時期,美國軍機制造商提出了飛機電氣化的概念,為了提高飛機的可靠性、降低維護成本.但是當時的電力和電子技術發展相對滯后,美軍基地的工程師針對液壓動力和電子動力進行了比較研究后,仍然認為液壓動力是當時的最優方案.因此,軍機和民機依然采用機械、液壓、電等混合能源來為飛機提供動力.1956年,美國貝爾實驗室發明了p-n-p-n觸發晶體管[2],隨后德國GE公司推進了三極管的商業應用.自此,電力電子技術得到了突飛猛進的發展,其中包括電機的PWM控制技術和固態、高功率密度的電子元件.20世紀90年代早期,MOS控制晶體管(Metal Oxide Semiconductor-Controlled Thyristor, MCT)被研發出來,并獲得當年度美國研發雜志頒發的“R&D 100”獎勵,它的發明使得多電/全電飛機的概念變得可行.

根據Lockheed的研究,如果將300架擁有500個座位的全電飛機投入到國際航線中,運營16年最高將帶來90.4億美元的凈利潤(根據燃油價格1.8美元/加侖、每年每架飛機7.5億美元每……