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??低空經濟是(shi)產業發(fa)(fa)展新賽道、經濟增(zeng)長新引擎(qing)，已經連續兩年(nian)被(bei)寫入政(zheng)府工(gong)作報告。作為低空經濟發(fa)(fa)展主(zhu)力(li)場(chang)景，電動垂直起降飛行器(qi)（eVTOL）規(gui)模(mo)化推廣離(li)不開(kai)動力(li)系統的技(ji)術(shu)突破。日前，科技(ji)日報記者走進中國航(hang)發(fa)(fa)動控(kong)所，深入報道了航(hang)發(fa)(fa)人在電機(ji)電控(kong)領域開(kai)展技(ji)術(shu)攻堅、打造通用(yong)航(hang)空強(qiang)勁“中國心”的故事。
打造(zao)飛行汽車(che)強(qiang)勁(jing)“引擎”
——中國航(hang)發控制系統研究所(suo)推進eVTOL電(dian)機技術研發
科技日報記者 孫瑜
??5月18日，位(wei)于無錫的中國航發控制系統研(yan)究所(suo)實驗室(shi)內，一個黑色(se)長匣子(zi)狀的電(dian)(dian)機正在高(gao)速運(yun)轉。隨著轉速不斷提(ti)高(gao)，傳感器顯示電(dian)(dian)機內部的溫度(du)也在逐(zhu)漸(jian)上升(sheng)，而(er)電(dian)(dian)機仍(reng)在試驗臺上穩定運(yun)行。
??這是(shi)中國(guo)(guo)航發(fa)控制系統研(yan)(yan)究所自主研(yan)(yan)制的J250ST001新型百千(qian)瓦級(ji)一體化(hua)推進(jin)電(dian)機，可適配2至(zhi)3噸級(ji)純電(dian)eVTOL（電(dian)動垂直起降航空器(qi)）主流機型。中國(guo)(guo)航發(fa)控制系統研(yan)(yan)究所電(dian)動力事(shi)業部總經理柏文峰告(gao)訴(su)科技日(ri)報記(ji)者(zhe)，“該型產(chan)品去年配裝國(guo)(guo)內一款3噸級(ji)傾轉旋翼eVTOL，成功完成原型機系留(liu)試(shi)飛。”
??作(zuo)為(wei)(wei)新質生產力(li)的代表，低(di)空(kong)經(jing)濟(ji)已(yi)經(jing)成為(wei)(wei)培育發(fa)(fa)展新動能(neng)的重要方向。eVTOL俗稱(cheng)“飛行汽(qi)車(che)”，是低(di)空(kong)經(jing)濟(ji)發(fa)(fa)展的主力(li)場景。同新能(neng)源汽(qi)車(che)類似，eVTOL規模化推廣(guang)應用離不開“三電(dian)(dian)”，即電(dian)(dian)機(ji)、電(dian)(dian)池和電(dian)(dian)控。其中(zhong)，電(dian)(dian)機(ji)主要為(wei)(wei)電(dian)(dian)動發(fa)(fa)動機(ji)，相(xiang)當于(yu)傳統(tong)燃油飛機(ji)的發(fa)(fa)動機(ji)，為(wei)(wei)航空(kong)器提供(gong)推力(li)。其功率(lv)密度直接影響著航空(kong)器的有效載(zai)荷能(neng)力(li)，約占航空(kong)器成本的20%。
??相較于新能(neng)源(yuan)汽(qi)車，航(hang)空器對電(dian)(dian)(dian)機的安全性(xing)、可靠性(xing)要求更為嚴苛。柏文峰介紹，航(hang)空器電(dian)(dian)(dian)機功率密度為新能(neng)源(yuan)汽(qi)車電(dian)(dian)(dian)機的2倍，需在(zai)縮小自重的同時不斷擴大輸出功率，以(yi)此(ci)增加飛行的里程。此(ci)外，電(dian)(dian)(dian)機還需具備耐(nai)振(zhen)動、耐(nai)沖擊、耐(nai)高低溫等多種(zhong)極端環境適應性(xing)，提高集(ji)成化和(he)電(dian)(dian)(dian)磁兼容水平等。“這些挑戰增加了eVTOL電(dian)(dian)(dian)機市場的技術壁壘。”柏文峰說。
??“預計2030年，eVTOL國內市場將達500億，對(dui)電(dian)(dian)(dian)機電(dian)(dian)(dian)控的需求(qiu)旺盛。”中國航發(fa)控制系(xi)統研究所電(dian)(dian)(dian)動力事業(ye)部(bu)運(yun)營總監陳斐(fei)介紹，全球進(jin)入(ru)eVTOL領域較早的無人機制造企(qi)業(ye)均開始進(jin)行(xing)針對(dui)性的電(dian)(dian)(dian)機設計研發(fa)，國內部(bu)分電(dian)(dian)(dian)機電(dian)(dian)(dian)控廠商(shang)也(ye)正在加緊產品布局。
??自(zi)上世紀70年代成立以(yi)來，中(zhong)國航(hang)發(fa)控(kong)制系(xi)統研究所一直(zhi)專(zhuan)注(zhu)于(yu)航(hang)空發(fa)動機(ji)領(ling)域電機(ji)電控(kong)研究。近(jin)年來，該所面(mian)向低空經濟組(zu)建(jian)電動力事(shi)業(ye)部(bu)，以(yi)市(shi)場化(hua)機(ji)制加速技術轉化(hua)，自(zi)主(zhu)研制的多型(xing)eVTOL電機(ji)產品(pin)取得關鍵技術突(tu)破(po)，并具備一定量(liang)產規模。
??“正(zheng)在實驗(yan)室做試驗(yan)的(de)J250ST001新型百千(qian)瓦級一體化推進電(dian)機，總重(zhong)(zhong)量不足(zu)30千(qian)克(ke)，峰值功(gong)率達(da)125千(qian)瓦，峰值運(yun)行時(shi)長達(da)2分鐘，各項技術(shu)指(zhi)標居(ju)國(guo)內領(ling)先水平，部分指(zhi)標甚至優于國(guo)際同類產(chan)品(pin)。”中國(guo)航發控(kong)(kong)制(zhi)系統研(yan)究所電(dian)動力事業部技術(shu)總監黃(huang)禮浩介紹，該型產(chan)品(pin)的(de)最大特點就是把電(dian)機、電(dian)控(kong)(kong)、冷卻系統集成一體，正(zheng)是這種巧妙的(de)集成化設計，讓(rang)產(chan)品(pin)在同等功(gong)率等級下，體積(ji)更(geng)小、重(zhong)(zhong)量更(geng)輕、能耗更(geng)低。
??在電機研發(fa)生產過程(cheng)中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)國航發(fa)控制(zhi)系統研究所(suo)還采用(yong)了數(shu)字(zi)仿真(zhen)、智能制(zhi)造生產線等多(duo)種(zhong)智能化手段。“例如(ru)，電機設計應用(yong)仿真(zhen)工具輔助(zhu)研發(fa)，其中(zhong)(zhong)靜力(li)與(yu)疲勞仿真(zhen)多(duo)達46個工況。”黃禮浩說。
??目前，該(gai)型產品已取得電機電控相關專利20余項，在(zai)2024年(nian)珠海航展亮相后(hou)，在(zai)多款eVTOL上裝機試運行。
??培育(yu)低(di)(di)空經(jing)濟產(chan)業，加快場景應用是(shi)一場“長跑”。陳(chen)斐(fei)提到，在航空器電(dian)機(ji)(ji)方面，目前只有(you)一家國(guo)外電(dian)機(ji)(ji)企業的產(chan)品(pin)取得(de)了歐洲航空安全局頒發的型號合(he)格(ge)證(zheng)，而國(guo)內尚無電(dian)機(ji)(ji)產(chan)品(pin)獲得(de)適航取證(zheng)。陳(chen)斐(fei)表示(shi)，“下(xia)一步(bu)，我們將(jiang)聚焦中大功率電(dian)機(ji)(ji)產(chan)品(pin)研發，加快推進電(dian)機(ji)(ji)適航符(fu)合(he)性驗證(zheng)工作，讓低(di)(di)空經(jing)濟更(geng)快‘飛’入尋常百姓(xing)家。”
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