【行业动态】MagniX电动飞机发动机达成关键里程碑

导读：据ainonline网站4月11日报道，经过五年发展，海港航空（Harbour Air）的电动海狸飞机（eBeaver）即将完成第100次飞行，该飞机由MagniX推进系统提供动力，该系统包括电机、控制电子设备和冷却系统。

在3月28日的麦肯锡区域航空出行峰会上，MagniX首席技术官里奥娜-阿姆斯密斯（Riona Armesmith）介绍了MagniX电动推进系统以及海港航空电动海狸飞机的最新进展。电动海狸飞机将原本配备浮筒的德-哈维兰DHC-2型飞机上的普惠R-985活塞径向发动机，替换为运行平稳、噪音更小且易于维护的电动动力装置。

阿姆斯密斯表示：“我们在海港航空位于加拿大不列颠哥伦比亚省里士满的总部，驾驶电动海狸飞机已有五年时间。我们仍在不断从飞机运行中学习，特别是在操作和维护方面。我们刚刚对发动机进行了第二次拆解、检查，然后重新组装并装回飞机。我们大约每两到两年半进行一次这样的操作，以了解发动机的状况。”

据阿姆斯密斯称，MagniX动力装置的派遣可靠性达到了100%，“对于首款发动机来说，这相当了不起，而且在我们所有的平台上都是如此。它的表现非常出色。”其他平台之一是由Unither Bioelectronics改装的罗宾逊R44直升机，其配备了由氢燃料电池供电的MagniX电动马达。这款氢动力直升机于3月27日完成了首次飞行。

更优电池提升续航能力

在麦肯锡峰会召开时，电动海狸飞机自改装为电力驱动以来已飞行了97次，但每次飞行持续时间不长，因此累计飞行小时数并不高。最初使用的是早期一代电池，每次飞行后需要时间冷却，然后才能整夜充电。MagniX新开发的电池在充电时即可冷却，这将加快飞机的周转速度。她解释说：“使用旧电池系统时，他们能够执行飞行的频率相当有限。现在我们希望通过这种更快的充电方式，在充电时进行冷却，提高飞行频率。”

她还解释道，海港航空接下来计划进行一次加拿大与美国之间的跨国飞行演示，这有望推动加拿大运输部在电动飞机监管方面的进展。此外，海港航空还将为电动海狸飞机安装起落架，“因为很多人对安装起落架而非浮筒的飞机很感兴趣。他们将进行性能飞行测试，看看安装起落架后飞机能有多大的性能提升。”

与此同时，MagniX推出了一款用于直升机的全新Heli Storm推进套件。其计划是将MagniX系统与直升机现有的变速箱相匹配，以简化改装过程，并且该电机以更高的转速运行，以匹配变速箱的输入速度。

阿姆斯密斯解释说：“（电机的）所有部件都是直接驱动的。这比我们以前更多地受到客户需求的驱动。我们刚开始的时候，没人做这个。所以，我们……确定了我们想要涉足的部分行业领域，并为其开发了一款发动机。我们看到了很多机会。”

MagniX的电机为首款电动R44直升机以及最近的氢燃料电池驱动的R44直升机提供动力。她说：“就目前电池的发展水平而言，我们可以做很多事情；它为电动直升机的发展开辟了空间，而无需对整个飞行器进行重新设计。”

电池自研与认证进展

18个月前，MagniX开始研发自己的电池，以便更好地与推进系统集成。她说：“我们觉得在这方面需要掌握自己的命运。”电池开发仍然是电动推进系统认证的关键因素，但她认为海港航空的电动海狸飞机在认证方面可能会相对顺利，因为它被归类为23部第2级飞机，可搭载2至6名乘客，相比搭载更多乘客或25部飞机适用的规则要简单一些。

然而，在其电动动力装置获得批准之前，电动海狸飞机无法获得认证。阿姆斯密斯说：“我们针对电动发动机有符合33部的特殊条件，并且我们取得了良好的进展。这是过去一年的重点工作。”其中一些工作包括在美国国家航空航天局（NASA）位于俄亥俄州桑达斯基的阿姆斯特朗飞行研究中心的电动飞机试验台进行高空测试，这是NASA电动动力系统飞行演示项目的一部分。

她说：“世界上其他地方没有这样的设施。在过去一年里，我们在该设施中对发动机进行了高达31500英尺的测试，证明它无局部放电，这可不是一件容易的事。”这意味着要防止在高空出现任何漏电现象，因为在高空空气更稀薄，绝缘性更差。“这是一种电气现象，所以随着高度增加，绝缘性能会降低。问题在于绝缘系统是否会出现某种程度的降低或损坏，比如局部电弧，从而导致漏电，在高空尤其难以避免这种情况。你必须拥有近乎完美的绝缘系统才能进行测试。这就是我们与一些优秀的合作伙伴以及NASA共同努力证明的事情。”

电动发动机面临的新型认证挑战

阿姆斯密斯补充说：“过去一年，我们一直在研究电动发动机认证中一些较为新颖的方面。其中之一是局部放电，另一个是每一种电气故障，要证明我们能够检测到故障、应对故障，而不是每次出现故障就关闭发动机，以便我们能够在故障发生时继续运行、应对故障并采取措施，且不会引发火灾。我们为在这一领域以及控制和保护方面所做的工作感到自豪。我们正在努力解决这些更具挑战性的问题，以证明这款发动机即使不比现有发动机更安全、更可靠，也至少与它们相当。”

她指出，为电动海狸飞机提供动力的650千瓦Magni650电动推进装置有四个逆变器，“所以我们有四处可能出现故障。即使一个逆变器失灵，发动机仍能提供85%的动力。而且我们也有更强的应对故障的能力。对于电气故障，你能够检测到它们。零部件更少。与燃气轮机不同，这里没有磨损机制。真正的挑战在于，相对于简单的机械系统，要管理电子设备中数量多得多的零部件。这就是在可靠性方面必须开展的工作，特别是要证明能够达到与现有发动机相同的故障率概率。

“在电气方面，你不仅要应对所有可能出现的电气问题，还要保持设备冷却。我们在推进装置中内置了冷却系统，但这一切都必须符合相同的可靠性标准。

“目前行业内基本上有两个阵营：风冷电机和液冷电机。我们使用的是液冷电机，因此我们有一个类似于小型燃气轮机或活塞发动机的系统，带有机械驱动的油泵和润滑轴承并冷却电机的油系统。”

同样的油还用于驱动螺旋桨调速器并润滑变速箱，这简化了维护工作，因为只需检查和更换一种液体。她说：“我们尽量不添加在飞机运营机场无法获取的新型液体。这就是我们与海港航空合作的意义所在，我们从他们那里学到了很多。他们是一家真正的航空公司。我们能够从他们那里学到很多关于实际运营和维护的知识。我们尽量轻松融入现有的航空航天系统；我们不想标新立异。因为那样只会增加不必要的麻烦。”

耐力测试与电池研发计划

MagniX预计今年将实现的另一个里程碑是耐力测试。阿姆斯密斯说：“我们即将在螺旋桨测试设施上对（发动机）进行测试，让它经受各种考验。我们正在制造符合要求的候选硬件，以进行耐力测试。”计划是先进行内部测试，然后再进行美国联邦航空局（FAA）的正式测试。“这是与FAA共同探索的过程……我们要说明‘这是我们提议的电动发动机耐力测试方法，它与活塞发动机或燃气轮机测试有何不同，并展示我们如何以实际使用中可能面临的压力来测试发动机。’”

她补充说：“这将是未来一年的工作。我们正在完善软件并开发电池，以便能够向客户交付硬件。没有什么比从飞机实际使用中获得反馈更有价值了。集成过程容易吗？困难吗？它与其他部件如何相互作用？如何进行通信？然后我们将利用所学的一切开发新的Heli Storm发动机，并将所有这些经验融入到新产品中。”

对于新电池，MagniX一直在研究现有的能量存储技术，包括与NASA合作进行电池单元测试。她说：“选择合适的电池单元一直是我们工作的重点，并围绕其开发电池模块。我们正在努力将模块组装起来并进行测试。我们还一直在开发电池管理系统以及所有这些部件。现在是将它们整合在一起作为一个整体进行测试。我们目标很高。其能量密度已经达到每千克300瓦时，这将是整个行业中最高的。我们有一些很高的目标要追求，并在电池单元成本和电池解决方案的循环寿命之间找到合适的平衡。”

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