空中客车的超导动力系统验证机ASCEND日前实现了一项“全球第一”。过去三年里,一个专家小组研发并制造了符合航空航天规格的低温超导电力推进系统。

全文共1776字,读完约需6分钟

空中客车的超导动力系统验证机ASCEND日前实现了一项“全球第一”。过去三年里,一个专家小组研发并制造了符合航空航天规格的低温超导电力推进系统。


2023年11月,ASCEND迈出了最后一步。该团队成功启动了系统核心的500千瓦动力系统,这是一项激动人心的突破。


超导带材的电流密度是铜当量的一百倍。采用低温冷却的方式能够使其几乎没有阻力地将电力从燃料源传输到推进系统。


由空客UpNext领导的先进超导低温试验动力系统验证机(Advanced Superconducting and Cryogenic Experimental powertraiN Demonstrator, ASCEND)团队坐落在法国图卢兹郊外的一座大型仓库内,过去三年里,该团队一直在探索有望为下一代低碳飞机提供动力的低温超导对电力基础设备的影响。


由于超导带材在低温下的电阻非常低,几乎没有电流损耗,因此,ASCEND制造的电动机能够从超导带材获得动力。


ASCEND验证机于2023年11月成功启动了其500千瓦的动力系统,该系统由超导带材、低温电机控制单元和冷却系统以及超导电机组成。而要为在城市间运行的涡轮螺旋桨飞机提供动力,大约需要8兆瓦的电力。


在德国Ottobrunn 的空客电动飞机系统测试设施内,ASCEND动力系统成功开启,并驱动了这台超导电动机。


基于空中客车中央研究与技术中心进行的科学研究,该动力系统在位于图卢兹附近的空客UpNext总部进行研发。随后,在该项目的最后阶段,空客的工程师们在位于德国Ottobrunn的空客电动飞机系统测试中心对其进行了测试,并于11月完成了首次通电。测试证实了可以开发、组装和控制一个符合航空规格的完整超导和低温链。


这次成功的通电测试是低温技术在航空航天领域的首次尝试,距离现实世界又近了一步。ASCEND团队是如何走到这一步的?


超导技术可能看起来像科幻小说,但它已经存在了几十年。如今,它主要应用于医学图像扫描仪;需要高磁场的科学实验,例如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机;或者电力在地面的运输。然而,市面上的测试设备非常有限,其国际生态系统也尚未成熟。


ASCEND项目负责人Ludovic Ybanez表示:“我们需要的技术其实已经存在。”


我们的目标是找出最好的公司和研究机构,并将他们的技术应用在飞机上。我们与20多个合作伙伴密切合作,设计了一套低温动力系统,可以将电气系统的效率提高至少4-5%。


空客UpNext ASCEND项目负责人Ludovic Ybanez”


空客UpNext工程师Reda Abdouh凝视着ASCEND超导低温试验台。当它所含的液氮被释放出来时,突如其来的寒冷导致它周围的空气凝结。


作为空客的创新实验室,UpNext的做法与众不同。考虑到初创企业的自由度和灵活性优势,往返于图卢兹UpNext总部和Ottobrunn 之间的ASCEND工程师们与他们的德国同事一起手工打造了试验台环境。


你会在图卢兹仓库的一个小房间里找到这些不起眼的白色盒子。虽然它们从外面看起来很简单,但里面却有着复杂的系统。


这些装置大约一米半高,类似一个超大的家用电器,每个装置都是ASCEND团队测试超导材料暴露在飞机热循环中表现的地方。当暴露在极低的温度(通常低于零下170摄氏度)下时,这类材料的电阻变为零。


这样的温度可能看起来非常低,但工业流程中广泛使用的液氮温度通常在零下200摄氏度左右。动力系统的部件在这些环境中反复进行极端热冲击测试,以确定低温对电力推进系统性能的潜在影响。


空客UpNext团队制造了他们自己的电动验证电机。ASCEND已经证明了超导动力系统有可能在电力推进中实现从几百千瓦到兆瓦级的功率转换。


传统的电动传动系统需要高电压来限制功率损失。在电动飞机上,超导动力系统可以降低电压,消除能量损耗,同时控制整个系统的重量和尺寸。超导形成的条件将由与在飞机上保持零下253摄氏度的液氢相同的低温过程来创造,而氢燃料则被用来通过燃料电池内的电解质进行发电。


超导带材特写,其电流密度是铜当量的一百倍。


在经历了缓慢的开端后,航空航天业的超导生态系统正在日趋成熟。超导技术的不断成熟将助力空客实现2035年推出氢燃料电池飞机的雄心壮志。


ASCEND团队使用这些内部设计和制造的测试台,通过将动力系统组件暴露在极端温度循环中来进行测试。

ASCEND——低温超导技术展望

空中客车的超导动力系统验证机ASCEND日前实现了一项“全球第一”。过去三年里,一个专家小组研发并制造了符合航空航天规格的低温超导电力推进系统。

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空中客车的超导动力系统验证机ASCEND日前实现了一项“全球第一”。过去三年里,一个专家小组研发并制造了符合航空航天规格的低温超导电力推进系统。


2023年11月,ASCEND迈出了最后一步。该团队成功启动了系统核心的500千瓦动力系统,这是一项激动人心的突破。


超导带材的电流密度是铜当量的一百倍。采用低温冷却的方式能够使其几乎没有阻力地将电力从燃料源传输到推进系统。


由空客UpNext领导的先进超导低温试验动力系统验证机(Advanced Superconducting and Cryogenic Experimental powertraiN Demonstrator, ASCEND)团队坐落在法国图卢兹郊外的一座大型仓库内,过去三年里,该团队一直在探索有望为下一代低碳飞机提供动力的低温超导对电力基础设备的影响。


由于超导带材在低温下的电阻非常低,几乎没有电流损耗,因此,ASCEND制造的电动机能够从超导带材获得动力。


ASCEND验证机于2023年11月成功启动了其500千瓦的动力系统,该系统由超导带材、低温电机控制单元和冷却系统以及超导电机组成。而要为在城市间运行的涡轮螺旋桨飞机提供动力,大约需要8兆瓦的电力。


在德国Ottobrunn 的空客电动飞机系统测试设施内,ASCEND动力系统成功开启,并驱动了这台超导电动机。


基于空中客车中央研究与技术中心进行的科学研究,该动力系统在位于图卢兹附近的空客UpNext总部进行研发。随后,在该项目的最后阶段,空客的工程师们在位于德国Ottobrunn的空客电动飞机系统测试中心对其进行了测试,并于11月完成了首次通电。测试证实了可以开发、组装和控制一个符合航空规格的完整超导和低温链。


这次成功的通电测试是低温技术在航空航天领域的首次尝试,距离现实世界又近了一步。ASCEND团队是如何走到这一步的?


超导技术可能看起来像科幻小说,但它已经存在了几十年。如今,它主要应用于医学图像扫描仪;需要高磁场的科学实验,例如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机;或者电力在地面的运输。然而,市面上的测试设备非常有限,其国际生态系统也尚未成熟。


ASCEND项目负责人Ludovic Ybanez表示:“我们需要的技术其实已经存在。”


我们的目标是找出最好的公司和研究机构,并将他们的技术应用在飞机上。我们与20多个合作伙伴密切合作,设计了一套低温动力系统,可以将电气系统的效率提高至少4-5%。


空客UpNext ASCEND项目负责人Ludovic Ybanez”


空客UpNext工程师Reda Abdouh凝视着ASCEND超导低温试验台。当它所含的液氮被释放出来时,突如其来的寒冷导致它周围的空气凝结。


作为空客的创新实验室,UpNext的做法与众不同。考虑到初创企业的自由度和灵活性优势,往返于图卢兹UpNext总部和Ottobrunn 之间的ASCEND工程师们与他们的德国同事一起手工打造了试验台环境。


你会在图卢兹仓库的一个小房间里找到这些不起眼的白色盒子。虽然它们从外面看起来很简单,但里面却有着复杂的系统。


这些装置大约一米半高,类似一个超大的家用电器,每个装置都是ASCEND团队测试超导材料暴露在飞机热循环中表现的地方。当暴露在极低的温度(通常低于零下170摄氏度)下时,这类材料的电阻变为零。


这样的温度可能看起来非常低,但工业流程中广泛使用的液氮温度通常在零下200摄氏度左右。动力系统的部件在这些环境中反复进行极端热冲击测试,以确定低温对电力推进系统性能的潜在影响。


空客UpNext团队制造了他们自己的电动验证电机。ASCEND已经证明了超导动力系统有可能在电力推进中实现从几百千瓦到兆瓦级的功率转换。


传统的电动传动系统需要高电压来限制功率损失。在电动飞机上,超导动力系统可以降低电压,消除能量损耗,同时控制整个系统的重量和尺寸。超导形成的条件将由与在飞机上保持零下253摄氏度的液氢相同的低温过程来创造,而氢燃料则被用来通过燃料电池内的电解质进行发电。


超导带材特写,其电流密度是铜当量的一百倍。


在经历了缓慢的开端后,航空航天业的超导生态系统正在日趋成熟。超导技术的不断成熟将助力空客实现2035年推出氢燃料电池飞机的雄心壮志。


ASCEND团队使用这些内部设计和制造的测试台,通过将动力系统组件暴露在极端温度循环中来进行测试。

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