面对越来越严苛环保标准，汽车行业在几十年前就开始进行混动技术的尝试，到如今已经有了很深的技术积累，在减排方面卓有成效。

但是至今为止由于种种技术和经济性限制，在商用航空市场还没有混动飞机的身影，甚至没有具体的技术研发项目。

直到挪威政府在最近提出将于2040年短途航空全部由混动飞机来执飞，再次表现出北欧国家在环保领域的巨大野心。挪威国营航空公司Avinor表示非常支持，承诺将要多采购混动甚至电动飞机来鼓励飞机制造商。

混动飞机在机场滑行和低空飞行时由纯电驱动，消除了在地面和低空的排放，而且这部分排放对人和环境影响最大。其也并不是一个全新的概念。

动力架构

现代超大涵道比商用涡扇发动机制造的推力，90%以上推力都是由外涵道风扇制造的。更像是一台燃气轮机驱动同轴的推力风扇。内涵道制造的推力已经没那么重要了。而电动推力风扇则是完全省去了内涵道，由电动机来驱动推力风扇，就空气动力学来说，并不是全新的。

扩展阅读：浅谈新一代窄体客机动力明星，PW1000G与Leap

混动飞机的动力架构甚至比混动汽车要更简单，飞机由电动风扇驱动，风扇的电能来自电池和增程燃气轮机（涡轴发动机）。

如果没有增程需求，甚至连燃气轮机都省了，就成了纯电动飞机。

不同于丰田普锐斯，它们都需要在地面上充电，也就是“插电混动”。

优点

由于飞机对动力的巨大需求和涡轮发动机的结构，不能像汽车发动机一样安装三元催化器降低氮氧 化合物排放。GE公司在GEnX、Leap等最新商用发动机项目中大幅提高发动机效率降低排放，其核心在于其先进的燃烧室技术，而其中最重要的又是其3D打印的喷油嘴。

尽管GE已经极大幅度优化了燃烧室，降低了巨量的排放，但这几乎都是在巡航状态中。

在地面滑行和低空飞行时，氮氧化合物排放几乎没有变化，还是非常高。而恰恰是这部分的排放对人类和环境影响最大。

混动飞机在这部分飞机状态下都由电池驱动，不产生任何排放。在高空巡航时才开启增程燃气轮机。

此外由内涵道和APU产生的噪音也全部被避免。

限制与缺点

其最大的限制就是电池，首先是输出功率。

一台起飞重量16吨的DHC-8-100/200，装备两台普惠PW120系列发动机输出总功率大约3MW。而输出3MW的电池需要极强的散热系统，并且其极大降低了安全性，对载人商用飞行很不适合。

而A320级别的干线窄体客机如果用电驱动起飞，则功率需求超过50MW。

但是最大的限制是电池能量密度，锂离子电池最高每公斤0.65MJ，而航空煤油Jet-A则有超过40MJ/KG的能量密度。飞行对重量非常敏感，如此巨大倍数的能量密度差距，再加上电力系统需要额外的导线和控制系统，再加其各有冗余，毕竟常温超导还不存在。会极大降低飞机的效率，限制航程。

商用航空适航要求飞机要留有30分钟的燃油冗余，而一些全电的通用航空甚至只有30分钟的总留空时间。

技术现状

NASA成立了项目NASA Electrified Aircraft Technology (NEAT），在地面建造全套的混动飞机动力架构来测试。

以及电动推力风扇的研发和风洞测试。

NASA也提出了一个较为保守的方案，一台涡扇在机尾，制造推力的同时输出电力给翼吊布局的两台电推风扇提供动力。这个方案同时整合了涡扇发动机附面层吸入技术，发动机吸入整个机身造成的低速附面层，这可以提高发动机外效率。

这个提高效率的原理我在这里介绍过：浅谈下一代商用航发的发展方向之一——开式转子（Open Rotor）

西门子在航空用大功率密度电机已经有了一定的技术积累，和空客与罗罗组成合资公司。对一台BAE146支线飞机进行改造，将其一台涡扇发动机换为2MW功率的电动风扇。并在机身内部加装一台燃气轮机。

另一航空巨头波音当然不能袖手旁观，与捷蓝航空在西雅图成立公司Zunum致力于开发混动飞机。

虽然挪威想要在2040年实现目标，但是一台传统布局传统动力的商用飞机的立项到投入商用需要经过大约6到7年的时间。况且这套全新的动力架构需要全新的结构，又由于是商用飞机涉及适航证。

这目标实际不是很容易实现，况且现在最核心的部分：电池、输电系统在可预见的未来内还没有巨大突破。

虽然困难重重，但是面对越来越严苛的环境问题和越来越高的航空旅行需求，工程师总是需要somehow找到可行路线。

虽然现在看来非常不切实际，可是技术就是这么一点一点实现的啊。

来源：知乎 www.zhihu.com

作者：卢西

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