美国初创公司推出世界最长机身运输机“风行者”概念设计方案

瞄准陆上风力发电能源市场需求，解决陆上运输技术挑战，开展专用大尺寸叶片运输机。

黄涛

据美国航空周刊近期报道，一家来自美国科罗拉多州博尔德的初创公司——拉迪亚Radia正在悄然崛起，承诺帮助航空航天业进入不断增长的可再生能源市场，并使以客机和货机为基础的业务基础多元化。

瞄准陆上风力发电能源市场需求解决陆上运输技术挑战

拉迪亚公司自称是一家能源公司，计划开发和运营世界上最大的飞机“风行者”，从而将巨型风力发电机叶片空运到陆上风电场。该机长108米（356英尺），比波音747-8长32米以上，可运输长达105米的风机叶片。这种大型叶片目前仅用于海上风力发电机，可以通过专门设计的船只运输和安装。

但风力发电的最大增长预计将出现在陆上，目前陆上发电机叶片的长度通常为70米。更大的发电机可以以更低的成本产生更多的电力，但在陆地上运输如此长的叶片即便可能，也很困难。

据国际能源署称，到2022年全球风能发电量达到了创纪录的2.65万亿千瓦时，在可再生能源技术中仅次于太阳能。但该机构表示，为了让电网在2050年之前实现净零排放，发电容量必须在2030年之前增长到7.4万亿千瓦时，其中大部分增长预计将来自陆上。

拉迪亚公司创始人兼首席执行官马克·伦德斯特罗姆（Mark Lundstrom）表示：“能源是世界上最大的行业之一。分析师报告预测，陆上风电将成为我们电网的最大贡献者，超过核能和太阳能的总和，并且未来几年的资本支出总额将达到5~10万亿美元。这意味着新增100~200万台风力发电机，意味着需要运送300~600万片风机叶片。预计陆上市场将比海上市场大10倍以上。”

伦德斯特罗姆表示，陆上风力发电机更容易组装和维护，因为无需进行防盐处理，没有海上组装、海底传输等问题。但具有挑战性的是把这些巨型物体运输到路上地点。

伦德斯特罗姆表示，风力发电机的功率输出与叶片长度的平方和风速的立方成正比，因此从70米叶片延长到100米叶片可使发电机的容量增加一倍。更长的叶片还可以将发电机的容量系数（平均功率输出除以其最大功率能力）提高20%。“这样你就可以将发电成本降低20%~30%。如果你能做到所有这些事情，就可以使风电场的盈利能力翻倍，”他说。伦德斯特罗姆认为陆上风电预计将成为电网能源的最大组成部分，并且能够显著提高该行业的盈利能力。能源行业知道如何制造大型发电机，无需发明新技术即可在发电机方面取得巨大进展，但在飞机方面需要突破新技术。

世界最长的运输机“风行者”：比747载重小一半 体积大10倍

拉迪亚公司提出针对运输挑战的解决方案是一款专门设计的飞机，其翼展与空客A380相同，均为80米，但针对机身长度和体积而非有效载荷重量进行了优化。“风行者”通过机头装载，最大有效载重为16万磅（72.57吨），

约为波音747-8货机的一半，但体积为27.2万英尺立方（约7700立方米），是其体积的11倍多。长度达108米，比747长约40%。伦德斯特罗姆称，“这是飞机第一次围绕体积而不是载荷重量进行优化。”

“风行者”采用平直翼和4个大推力涡轮风扇发动机，其性能与宽体客机相比并不显著。巡航速度马赫数0.6，升限为41000英尺（12500米），航程为1080海里（2000千米）。“我相信，如果风机叶片能在3小时内而非一两周到达目的地，他们会很高兴。”该飞机设计可在较短的6000英尺（1830米）跑道上可以陆上风电场附近建造的半简易机场运行。

在开始开发“风行者”之前，拉迪亚公司考虑了包括重型飞艇在内的其他大型飞机以外选择。伦德斯特罗姆称，“在概念设计之初，我们对这一方案进行了长期而认真的研究，我们得出的结论是使用飞艇并不是最佳选择。”一艘能够运载60吨的飞艇体积庞大、价格昂贵，而且飞行速度不如喷气式飞机，运行效率过低。

此外，飞艇还存在运营问题。“飞艇存在使用问题，因为在有风的地方悬停或着陆时需要小心，风电场往往有风，这并不奇怪。这会让你的利用率大大降低。此外，对于大多数飞艇概念来说，当天气恶劣时，它们很难留在停机坪上。”

尽管是围绕特定用途设计的，但“风行者”仍必须满足与大型商用飞机相同的FAA第25部认证要求。“然而，我们相信，我们可以在实验方面和立法方面探索一些方法，以考虑利用我们是一架通常不会在大型机场降落的货机这一事实。”

利用航空业知识跨界能源业创造更多市场机遇

拉迪亚公司着手“风行者”项目已有大约6年的时间。“我们已经选定了主要供应商，现在我们正在扩大供应链整合。从一开始我们的基本原则之一就是不做任何新的事情。更方便的是，标准铝制机身虽然更大，但非常适合安装风力发电机叶片。”

这家初创公司计划最大程度地使用一级供应商的现有组件。“对于航空航天界来说，最大的好处是这与他们今天所做的完全不同。这是一个让航空航天界接触能源行业的窗口。”

伦德斯特罗姆称，“航空航天供应链可以在其他市场中利用其专业知识，并实现一定程度的多元化。这种多元化的作用是创造更多的稳定性，因为能源业不像其他与航空航天相关的行业那样具有周期性。因此，这是一种为供应链提供一定程度的财务稳定性的绝佳方式。”

拉迪亚公司成立于2016年，迄今为止已获得超过1亿美元的资金，并正在努力为该计划的下一阶段筹集最多3亿美元。伦德斯特罗姆表示，“我们当然希望比大型商用飞机更便宜。我们也没有低估或对成本有任何不切实际的

假设。这将是一个重要的项目。”但拉迪亚公司坚信市场足够大，足以支持这种专用飞机的开发。

“陆上风电可能有50亿美元的市场。如果我们能够部署更大的发电机，我们认为就有巨大的机会来运输更大的发电机。”他说，“这不仅仅是运输未来的发电机。如今，运输发电机面临着巨大的挑战。大多数制造商都有最畅销的发电机和最大的发电机，它们是不同的。他们拥有的最大的陆上发电机将更加强大并且具有更高的容量系数。但它卖得不好，所以你只能得到一小部分份额。因此，进入市场的第一步是与发电机制造界合作，将他们拥有的最大设备运输到更多的土地上。然后给予他们灵活性，让他们能够继续设计越来越大的叶片，直到达到我们105米的运输能力。”

“风行者”的气动设计已完成，拉迪亚公司正准备进入初步设计阶段。除了“未来几年”之外，这家初创公司并未发布其他服务进入目标。它将负责总装，并计划代表客户（包括独立发电商和将风电并入电网的能源公司）在区域中心运营飞机。拉迪亚公司还参与美国和北非陆上风电项目的早期开发。（本文作者单位系中国航空工业发展研究中心）