Ampaire完成最大商用電動飛機首飛

中國航空報訊：6月6日，Ampaire公司完成了6座並聯混合電推進飛機Ampaire337的公開首飛，該機是目前完成試飛的最大的商用電動飛機。相比於全電推進，混合電推進能夠突破當前電池能量密度的制約，但其平台複雜度更高，因而採用這一架構的飛行器大部分仍停留在概念和動力系統地面測試階段，目前完成試飛的混合電推進飛行器為數甚少。本次試飛標誌著這家初創公司的混合式電推進技術研發工作進入了全新階段。

Ampaire377獲FAA飛行測試授權並完成首飛

Ampaire公司是一家初創公司，總部位於加利福尼亞州的霍桑市，曾獲得知名航空航天商業加速器「星光加速器」的資金支持，並於2018年8月成為入選技術之星能量計劃加速器的前10家公司之一。Ampaire獲得了挪威能源公司Equinor的投資，以期在2040年前推進短途飛機電動化進程；4月該公司獲得了航空工業國際控股有限公司旗下大陸航空航天技術公司的投資。

隨著最新一輪融資的完成，Ampaire致力於完成其電力系統和控制方法設計，以賽斯納337飛機為平台開展早期飛行測試，包括執行夏威夷的通勤飛行任務，從而進一步完善電力系統概念、更緊密地與機身設計進行集成。

5月，Ampaire獲得了美國聯邦航空局（FAA）開展飛行測試的授權，相關測試將持續到8月，通過多次飛行測試任務收集電推進系統性能特徵的相關數據，並基於試飛數據優化電推進系統。6月6日，Ampaire337的6座原型機從洛杉磯西北部的卡馬里奧機場起飛，機上有1名飛行員和1名飛行工程師，飛行距離約22海里（40千米）。

Ampaire337採用賽斯納337「天空大師」（Skymaster）作為基線飛機，機長4米，翼展約9米，採用非常規的雙尾撐布局，在機身前後各裝有1台大陸IO-360活塞發動機，分別驅動牽引螺旋槳與推進螺旋槳。Ampaire公司將基線飛機尾部的活塞發動機替換為由輕質電池供能的專有電推進系統，同時保留前置活塞發動機，構成並聯式混合電推進系統，其航程約為174海里（322千米）。該公司預計將於2021年實現電推進系統商用化。

「天空大師」獨特的牽引-推進螺旋槳動力布局使其獲得了電動飛機改裝工程的青睞。除了Ampaire公司，法國初創公司VoltAero也選取了該飛機作為混合電推進技術試驗平台。VoltAero計劃年內完成試驗平台Cassio的改裝工作，將原有的2台活塞發動機替換為混合動力模塊，包含1台內燃機和3台電動機，內燃機能夠直接輸出功率驅動螺旋槳，也能夠發電以驅動電動機以及為安裝在機翼內的電池組充電；Cassio的動力可以完全依賴電池或燃料，或者使用兩者的任意組合。飛機推進系統可以自主推薦動力管理策略，飛行員能夠根據任務需要決定動力管理策略。

Ampaire混合電推進飛機將面向支線航空市場

Ampaire公司的目標是為支線航空市場提供服務。Ampaire計劃在2019年底與莫庫勒勒航空公司在夏威夷毛伊島的一條短途商業航線上開展試飛計劃，使用一架Ampaire 337預生產型飛機執飛卡胡魯伊到哈納間長約28英里（45千米）的航線。該預生產型飛機配置與當前執行試飛任務的飛機類似，其電池、電機等推進系統將根據近期試飛獲得的數據進行優化。

莫庫勒勒公司將在卡胡魯伊機場為Ampaire公司提供機庫空間、零件等各類保障品，並提供飛行員和機械師等人力資源，以支持相關研究進一步開展。同時，這一飛行計劃也得到夏威夷非營利孵化器Elemental Excelerator的資助。

為期6個月的試驗將探索如何將混合電動飛機納入機隊。以莫庫勒勒公司為代表的很多航空公司對電動化的期望是希望保留公司機隊的飛機，並將其動力系統改進為電推進，與之類似，來自加拿大的水上飛機航空公司海港航空正與MagniX公司合作，將其機隊中的賽斯納凱旋通用飛機動力系統改裝為電推進，以期大幅降低運營成本；莫庫勒勒公司希望在完成FAA電動化取證後，於2021年將電動飛機投入運營，電推進技術可能不會在近期影響到大型客機，但對於100英里（161千米）左右的短途航線則可能很快產生顯著影響。

同時，Ampaire正在與波多黎各支線航空運營商別克斯航空公司推進另一個試點項目，並且已與全球其他14家航空公司簽署了相關意向書。

混合電推進飛行器的發展概況

隨著電推進技術的快速發展，空客和波音等傳統飛機製造商、羅爾斯·羅伊斯等發動機製造商、西門子等系統供應商都已投入了相關研發計劃，以Ampaire、MagniX為代表初創企業也加入了這一新興技術領域的競爭。

目前已有多個電推進飛行器完成了首飛，其中以全電推進垂直起降（eVTOL）飛行器居多，如波音公司旗下的極光飛行科學公司於2019年1月23日在弗吉尼亞州馬納薩斯進行了自主客運飛機（PAV）原型機首飛，空客矽谷A3創新中心於2018年1月31日在美國俄勒岡州彭德爾頓無人機系統基地完成Vahana首飛，空客於2019年5月3日在德國多瑙沃特完成City Airbus原型機首飛。

相比於全電推進，混合電推進能夠突破當前電池能量密度的制約，但其平台複雜度更高，目前採用這一架構的飛行器大部分仍停留在概念和動力系統地面測試階段，如貝爾公司與賽峰公司合作開發的Nexus城市空運飛行器，Zunum公司與賽峰公司合作開發的基於阿蒂丹3渦軸發動機的ZA10小型支線客機，羅羅公司基於M250渦軸發動機的eVTOL飛行器，空客、羅羅、西門子合作研製的E-FanX等。賽峰公司開展了100千瓦級分散式混合電推進系統地面測試，羅羅也針對基於M250的混合電推進系統進行了地面測試。XTI公司TriFan600混合電推進飛機於近日進行了65%縮比驗證機的試飛，但目前尚未集成混合電推進系統，而是採用了由電池驅動的全電推進方式。SureFly混合電推進eVTOL則率先開展試飛並進入型號合格審定階段。

聯合技術公司（UTC）推出的804工程能夠說明混合電推進系統的典型運行方式與影響。該工程計劃在3年內完成沖8飛機的混合電動化並完成試飛。沖8原有2台普惠PW121渦槳發動機中的1台將改裝為混合電推進系統，由1台功率1兆瓦的渦輪發動機和1台功率1兆瓦的電動機組成，通過同一個變速箱驅動螺旋槳。在起飛和爬升階段，渦輪發動機和電動機將同時工作，為飛機提供動力；巡航階段，僅渦輪發動機運行；下降階段，電動機則作為發電機運行，使用多餘的渦輪發動機功率為安裝在機艙下的鋰離子電池組充電。UTC預計在時長1小時、航程200～250海里（370～463千米）的飛行中，混合電推進可節省至少30%的燃油。但同時也會帶來負面影響，電池和電動機等部件會增加飛機空重，並導致燃油容量減少約50%，航程從1000海里（1852千米）的基線減少到600海里（1111千米）。

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