飞机停在地面上无法创造收益
全球的航空旅客都非常清楚飞机在地面上的停留时间。每架飞机都必须从登机口出发,穿过停机坪,然后等待在指定跑道上准备起飞。
尽管机场和交通管制员努力尽可能减少滑行时间和停机坪的延误,但在飞机真正起飞之前,往往需要经过多次的启停操作。通常,机场越繁忙,飞机在地面上的停留时间就越长——一些繁忙机场的飞机从后推到起飞的时间甚至长达30分钟。
飞机滑行过程中浪费了大量的燃料
滑行指的是飞机在地面上依靠自身动力移动的过程。它不包括飞机起飞前沿跑道的加速过程和着陆后的减速过程。
通过使用喷气发动机作为飞机滑行的主要推力,航空公司在地面上消耗了大量的喷气燃料,而这些燃料本可以更好地用于飞行。燃油成本是航空公司最大的一项开支,因此,许多航空公司计划采用电动滑行来节省燃油并减少对环境的影响。
电动滑行系统如何运行?
电动滑行系统使用安装在飞机起落架轮胎内的电动机。机载辅助动力装置(APU)为所述电动机提供电力。通过此种创新方式,飞机能够完全依靠电力实现前后移动。如此,飞机就可以避免依赖主发动机在机场滑行道上移动,进而避免不必要的燃料消耗。
电动滑行的益处
航空公司若使用电动滑行系统,则预计可节省高达4%的总燃油预算[1],平均每架飞机每年可节省25万美元(一些航空公司每架飞机的节省额甚至高达50万美元),同时还可减少自身环境足迹。
此外,电动机能够在反向和正向两种模式下运行,这意味着后推或牵引操作不再需要地面设备。如此将缓解登机口区域的拥挤情况,使地勤人员能够缩短飞机的周转时间。其他一些重要的优势包括:
- 延长飞机主喷气发动机的使用寿命;
- 滑行过程中异物吸入发动机不会造成损坏;
- 改善地勤人员的健康和安全;
- 实现航空运输去碳化;
- 减少空气污染物,如一氧化碳 (CO)、二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOX)和未燃烧碳氢化合物(UHC)。
据业内领跑的某位供应商和电动滑行解决方案先驱称,“在美国机场使用电动滑行系统运营空中客车A320一年所带来的效益相当于种植948 棵树所减少的二氧化碳排放量;以及淘汰932 辆汽车所减少的氮氧化物排放量”。
支持技术:燃料电池将是成功的关键
市场上已有电动滑行所需的嵌入式机轮装置和相应的基本电动机技术。旨在优化电动滑行系统与起落架之间的集成的工作正在进行中然而,使辅助动力装置能够提供充足的机载电力所需的技术仍在不断完善之中。
围绕传统电池技术设计辅助动力装置并不理想,因为只有过重的电池才能提供足够的电力。此外,还有人担心需要整合机载电池的充电系统,这意味着电池将变得更重,整体系统将变得更复杂。
近年来,随着市场趋势从化石燃料转向清洁能源,汽车行业加速采用氢燃料电池作为电动汽车的燃料。燃料电池能源应用范围广泛,相关技术也适用于其他运输行业。同样,航空业也完全有能力利用优化的燃料电池设计。
目前,业内专家已就使用先进的燃料电池技术实现机载辅助动力装置功能达成共识。作为一家定制应用专家,ENNOVI在氢燃料电池关键部件的设计和生产方面拥有丰富的专业知识,目前正与飞机制造商和供应商密切合作,将燃料电池技术应用于电动滑行。
我们的高精度双极板(BPP)是燃料电池能源产生过程的核心。在每个燃料电池中,多个双极板(每个双极板之间有一个膜电极组件)组合在一起,支持所需的电能生产水平,这与电池中的电芯包合在一起提供指定功率输出水平的方式非常相似。
位居业内前列的航空公司和制造商信赖ENNOVI的专业技能和知识来定制符合航空业严格标准的双极板。为了为燃料电池系统定制理想解决方案,我们投入大量时间深入理解应用要求和运行环境(如温度和酸度水平)。
通过利用我们久经考验的设计和生产流程,并根据特定飞机的要求进行相应调整,我们可以定制所需双极板的尺寸、材料、涂层和功能,旨在创建支持机载电动滑行功能的燃料电池辅助动力装置。
小结
随着商用飞机电动滑行取代目前使用飞机主发动机滑行的做法,航空业节约大量成本并实现显著的环保效益。
部分益处如下所示:
- 节省多达4%的燃料使用成本;
- 减少高达51%的氮氧化物;
- 减少高达61%的二氧化碳;
- 减少高达62%的未燃烧碳氢化合物;
- 减少高达73%的一氧化碳;
- 通过消除后推和牵引,加快登机口周转速度;
- 改善机场地勤人员的健康与安全。
在繁忙的机场,电动滑行的优势尤为明显,因为滑行操作有时需要耗时30分钟。它对于一天内进行多次穿梭旅行的航空公司也有益——其中许多航空公司已对这种飞机燃料节省解决方案表示出兴趣。
通过采纳这种创新、战略性和革命性的技术,航空公司每年每架飞机有可能节省数十万美元,并同时减少地面运营对环境的影响,为实现更清洁、更环保的未来迈出一步。
[1]《电动滑行》(Electric Taxiing),赛峰起落架系统公司(Safran Landing Systems),2019年6月。