E—Fan，电动飞机的急先锋

温杰

5月20日，2014年柏林国际航空航天博览会在费舍尔机场拉开了帷幕，作为本届柏林航展的亮点之一，空中客车公司研制的E-Fan电动验证机首次公开亮相，并多次“寂静无声”地升空表演，显示出电动飞行技术在低噪声方面的优势，充分体现了空中客车公司致力于减少排放、降低噪声的绿色航空理念，同时为发展一种混合动力支线飞机迈出了重要一步。

减排无下限

E-Fan验证机的问世与欧盟近年来大力推动的节能减排战略密不可分。欧盟委员会专门拟定了“飞行路线2050”计划，目标是到2050年，欧盟航空业二氧化碳排放量比2000年下降75%，氮氧化物排放量减少90%，噪音水平下降65%。

为了响应“飞行路线2050”计划中提出的目标，空中客车集团着手研究一些新技术和新产品，全力支持欧盟委员提出的环保目标。近10年来，空中客车集团一直致力于研究电动飞行技术，已经取得了积极进展。EADS公司创新工厂和ACS公司在2010年合作验证了Cri-Cri活塞式轻型飞机的电动改型，欧洲直升机公司在2011年验证了电动机在直升机自转过程中可以提供应急动力。接着，可以真正实现零排放的全电飞机概念陆续浮出水面。2011年6月，EADS公司在柏林航展上首次展示了一种电力驱动共轴对转螺旋桨的客机概念。次年9月，由EADS等4家德国航空航天公司共同组建的包豪斯航空研究机构在柏林航展上首次推出了一种称之为Ce-Liner的缩比模型，采用了16组蓄电池来驱动2台尾部安装的动力装置。

基于这些研究工作积累的经验，空中客车集团从2012年10月开始研制一架完全由电力推动的E-Fan验证机。该机由ACS公司制造，同时得到了赛峰集团、卓达宇航集团和西门子公司的技术支持。

2013年6月，空中客车公司在巴黎航展上首次展出了一架E-Fan全尺寸样机，尽管在众星云集的航展现场并未产生轰动效应，但在业内已经引起了广泛关注。今年3月11日，E-Fan验证机在法国波尔多首次升空，成功地完成了第一次试飞。一个多月后，空中客车公司在4月25日专门举行了“电动飞机日”，正式对外公开了E-Fan验证机，法国工业部部长阿诺德·蒙特布赫等代表见证了这次飞行表演。随后，该机出现在本届柏林航展的现场，让来自世界各地的专业人士和热心观众有机会亲眼目睹世界上第一架全电动飞机的公开表演

中规中矩的设计

从航空工业发展的角度来看，E-Fan验证机是空客车公司在技术领域取得的一项创新成果。在总体设计上，该机采用了流线型机身、下单翼和T形尾翼，基本上是一种标准的通用飞机，具有低阻力、高升力的特点。它的长度为6.67米，翼展为9.5米，总体结构全部采用复合材料制造，空重仅有580千克。在性能方面，该机的巡航速度大约为160千米/小时，最大飞行速度为220千米/小时。

前机身设计为串列双座，座舱内采用了“佳明1000”数字式航空电子设备和无线电系统。中机身两侧分别安装了一个涵道风扇，各由一台30千瓦的电机驱动可变距8叶风扇，产生750牛的推力。涵道风扇能增加静推力，减少噪声，改善了地面的安全性。由于动力装置位于机身的中段，该机在单发飞行的时候也能够实现较好的操控性能。

与小型通用飞机相比，E-Fan验证机的外部构型中规中矩，但机翼内部结构则显著不同。作为一架全电动飞机，它在机翼内携带有120块锂离子聚合物电池，总重量为127千克，可以输出250伏特和100安培的直流电。研制人员吸取了近年来波音787客机在锂电池使用方面的教训，将电池舱设计在机翼中段，远离座舱，具有很好的通风条件，有助于及时驱散电池工作时产生的热量。

该机采用了全新的电能管理系统（E-FADEC），可自动管理所有的电力性能，有效地简化了显示和控制系统，从而减少了飞行员的工作负荷，可以更加专注于飞行操纵和训练任务。

与当前电动汽车相类似，E-Fan验证机同样存在着续航时间有限的问题。据空中客车公司在航展上提供的宣传资料介绍，它的最大续航时间可以达到45分钟。到目前为止，该机的最长一次飞行持续了37分钟，累计试飞时间达到了15小时。空中客车公司希望E-Fan验证机能达到1小时15分钟续航时间的储备功率，以证明这种平台作为飞行员训练飞机的潜力。然而，当前所使用的电池组是无法实现的。目前，E-Fan项目的合作伙伴正在研制一种更高能量密度的新型电池，将在不久后达到这一要求。

由于只是用于试验目的，E-Fan验证机并未采用常规飞机的三点式起落架，而是独具匠心地在机身下采用了一前一后两个起落架，并在每侧机翼下面分别安装了一个具有弹性支撑的辅助轮，以便在地面滑行时保持飞机平衡。前起落架采用可转向机轮，用于控制滑行方向，而后起落架采用了电动式机轮，可由6千瓦电动机驱动。

这种设计的目的是为了减少气动阻力，以节省电力，E-Fan验证机在地面滑行时无需起动涵道风扇，借助于后机轮在跑道滑行，而且在起飞过程中可以帮助飞机加速到60千米/小时。然后，飞行员可以起动涵道风扇，迅速获得起飞功率，推动飞机滑跑至110千米/小时起飞速度，实现升空。

投产两种型号

在本届柏林航展上，空中客车公司还在室内展馆内展出了E-Fan 2.0和E-Fan 4.0电动飞机的模型。为了尽快生产出欧洲的第一种全电动飞机，空中客车公司今后几个月内将在位于波尔多的马里尼亚克机场附近建立一家名为伏特航空（VoltAir）的子公司，准备生产E-Fan 2.0和E-Fan 4.0飞机，二者与验证机之间的部件通用性达到95%。

E-Fan 2.0飞机是一种并列双座教练机，预计在2017年底首飞。据介绍，该机适合于30分钟至1小时的短程飞行任务，最高时速可达220千米/小时，可用于培训飞行员、拖曳滑翔机或特技飞行。

E-Fan 4.0飞机是一种四座通用航空飞机，仅比双座型长35厘米，预计将在2019年升空。为了增加航程或延长续航时间，该机将在机身内配装一台小型内燃机，为机载电池组充电。预计，这混合动力型式可以使E-Fan 4.0飞机的续航时间从2小时增加到3.5小时。

据空中客车公司介绍，两种型号都针对通用航空市场，与当前的活塞式轻型飞机相比，其价格具备竞争力，而且明显降低了各项使用成本，同时潜在地降低了维护成本。该公司希望位于伏特航空公司具备每年制造80架E-Fan飞机的能力，并认为市场需求强劲，尤其是飞行训练学校。尽管到目前还没有签署合同，但位于法国图卢兹的国立民用航空大学（ENAC）已经成为该项目的签约方。

目前，法国禁止轻型飞机在每天的特定时间内自由飞行，以减少对环境的影响，显然，E-Fan飞机在二氧化碳零排放和噪音方面的优势将有助于摆脱这种限制。此外，该机在飞行性能方面不会受到海拔和高温天气影响，在停机位方面也适合于飞行训练和航空俱乐部的需要。因此，空中客车公司正在针对法国民航总局的要求，优化E-Fan 2.0飞机的性能参数，以便与现有的教练机保持一致，避免需要爱制订新的训练规则。

与此同时，空中客车公司希望E-Fan系列飞机的批生产能在技术和工艺方面积累更多经验，为今后发展一种80～90座的混合动力支线飞机铺平道路，朝着“飞行路线”计划的目标迈出坚实一步。

责任编辑：王鑫邦endprint