跨界 · 融合 · 服務 · 創新
電推進技術通過高功率密度電動機帶動，為飛車提供部分或全部飛行推力，有效解決傳統飛車推進系統帶來的噪聲和污染排放問題。
圖2 高效高功重比電推進技術發展路線圖
▍永磁同步電機
與其他電機相比，永磁同步電機（無刷直流電機）具有高效率、高功重比、高可靠性等優點，成為電動飛車電機的首選。
永磁同步電機研究包括以下內容：高溫高速電機、電機電磁場-溫度場-流場-應力場多場耦合設計方法、余度/容錯控制等。
▍超導電機
超導電機是采用超導體代替常規導電材料來實現電磁能與機械能之間能量轉換的裝置。具有體積小、效率高、重量輕、同步電抗小等特點，在相同重量和相同能量輸入下，可產生遠高于普通電機的扭矩，在電動飛車的應用方面具有極高潛力，將會成為代替燃油噴氣發動機的新型飛行動力裝置的關鍵部件。
目前研究的超導電機絕大部分為半超導電機，全超導電機是未來超導電機的重要發展方向。超導電機研究包括電機拓撲結構、超導體載流能力、超導永磁體技術、超導交流繞組繞制技術、電機的強度/可靠性/壽命試驗等。
▍電機驅動控制器
電機驅動控制器是保證永磁同步電機和超導電機高效可靠運行的必要設備，主要由控制模塊和驅動模塊兩部分組成，控制電機速度、角度和方向。電動飛車電推進系統對電機驅動控制器提出了大功率、高效率、高可靠性和高功重比的要求。
采用新一代碳化硅和氮化鎵功率器件的電機驅動控制器是未來的發展方向，主要研究內容包括：高低溫極限環境下寬禁帶功率器件動態特性變化機理，高溫高頻下電機損耗變化規律及其內在機理，多電平模塊化拓撲結構以及余度/容錯驅動控制，基于相變材料驅動器散熱等。
▍低噪高效螺旋槳技術
低噪高效螺旋槳是分布式電推進飛車重要動力部件，可在同等輸出功率下提高飛車氣動性能、降低噪聲。主要研究內容包括：先進螺旋槳專用翼型研究、高效率螺旋槳槳葉氣動布局設計技術、螺旋槳氣動/噪聲機理及數值仿真方法、三維槳葉參數化建模與氣動/噪聲一體化設計與優化技術等。
3、能量綜合管理技術
由于將電能作為電動飛車的一次能源，飛車電網容量迅速提升、負載特性日趨復雜，對配電系統的性能提出了更高的要求；電動飛車的電力電子設備、用電設備的熱管理問題更加突出，為此需要在能量綜合管理方面開展以下研究（見圖3）。
▍電網架構
飛車電網架構包含供電體制、配電系統及拓撲結構、配電容錯及保護，是影響飛車安全性、可靠性、系統質量、效率的關鍵因素。同時，電動飛車電力系統面臨的多種約束條件（如重量、體積、飛車推進系統工況變化等）是配電系統設計的重要影響因素，需要采用多目標優化思路，滿足電動飛車系統要求。
▍電力電子技術
圖3 能量綜合管理技術發展路線圖
電力電子技術是飛車電能傳遞、變換、控制的基礎，電動飛車的電力系統包含大量整流器、逆變器及控制器件等。電力電子器件的功率密度、效率等指標決定了電力系統的性能，對飛車的安全性、可靠性具有重要影響。
在高壓、高功率、高效率電力電子器件方面，主要開展如下研究：電力電子設備拓撲設計技術，功率轉換技術，基于碳化硅、氮化鎵等新型材料的高功率、耐高溫功率器件（如固態功率控制器、超導故障限流器），模塊封裝設計等。
▍熱管理技術
熱管理技術用于飛車各部件及系統散熱、冷卻，是保障電動飛車各部件及系統（特別是電動機、電力電子設備）正常、高效工作的必要條件。此外，超導電機需要低溫環境以維持超導狀態，采用熱管理技術能夠保障超導系統的隔熱能力，避免外部熱量影響超導低溫環境。
▍能量智能管理
飛車系統日益復雜且高度耦合，采用傳統的各系統獨立能量管理方式無法實現飛車能量的高效利用。能量智能管理從飛車整體層面研究能量綜合優化設計和控制管理，可有效提高能量利用效率。
4、能源系統技術
能源系統是電動飛車的供能組件，其性能從根本上決定了飛車的續航時間、航程以及運營成本。隨著鋰電、燃料電池和超級電容等新型能源，以及超導發電和超導電機技術的進步，電推進技術將逐步應用于通用飛車、通勤飛車、干支線飛車。長壽命高可靠的能源系統具有更穩定的供電能力、更低的維修和更換頻率，能有效提高電動飛車的使用率。
純電力能源系統僅由電池為飛車動力和機載系統提供能量。
混合電力能源系統由燃油和電池共同為飛車動力和機載系統提供能量。
5、措施與建議
在國家層面制定電動飛車發展戰略，規劃發展路線。電動飛車的設計思想和設計理念不同于傳統飛機，其技術研發投入大、風險高。建議成立電動航空委員會，統籌國內優勢資源，啟動我國電動飛車發展戰略與規劃研究，組織相關單位研究制定我國電動飛車發展路線，引導電動飛車健康、快速、有序發展
從國家層面高度重視電動飛車發展，加大投入力度。電動飛車具有廣闊的市場潛力，歐美都在積極發展電動飛車技術、搶占市場。電動飛車是我國實現與世界航空強國并駕齊驅的重要領域，建議高度重視、提早布局，制訂電動飛車專項研究計劃，加大研發投入力度，推動我國電動飛車產業快速發展。
加強電動飛車標準規范和適航能力建設。建立以市場為導向、以企業為主體的開放式電動飛車標準規范體系，著力解決電動飛車的核心標準和基礎標準問題；突破適航審定和驗證關鍵技術，提高電動飛車適航審定和驗證能力。
