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在2019年1月7日至11日舉行的美國航空航天科技大會上，荷蘭代爾夫特理工大學介紹了關于電動飛機的最新研究成果，他們評估了參照A320指標設計的3種未來混合電推進新概念布局。結果顯示，采用分布式混合電推進布局的A320方案沒有任何優(yōu)勢。

一、歐盟在潔凈天空2倡議下開展未來新概念客機布局研究

歐盟于2014年推出了其第二個多年民用航空研究聯(lián)合倡議“潔凈天空2（CS2）”，其中包括三項大的演示驗證平臺計劃，分別是大型客機綜合演示驗證平臺、新型支線飛機綜合驗證平臺和快速旋翼機綜合驗證平臺。其中，大型客機綜合演示驗證平臺計劃下安排了部分資金用于研究創(chuàng)新的飛機構型，這些構型有可能取代今天的傳統(tǒng)設計用于2035年服役的大型飛機。

2016年，歐盟授予法國航空航天中心（Onera），德國航空航天中心（DLR）以及荷蘭航空航天中心（NLR）和代爾夫特理工大學（TU Delft）領導的三個團隊研究合同，開展顛覆性創(chuàng)新布局的設計和評估。三個團隊共同確定了35個參照A320指標設計的新構型，分別開展評估工作。設計指標包括載客150名，0.78馬赫巡航速度，最大有效載荷下的最大航程2222公里。

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由DLR、NLR、Onera和代爾夫特理工大學共同確定的35個非常規(guī)布局中的部分構型，這些構型都是參照A320的使用需求設計的，氣動布局包括常規(guī)布局、鴨式布局、雙機身、盒式機翼、尾撐布局、前掠機翼、翼身融合布局等，動力形式基本都為電/混合電推進。

二、荷蘭團隊在Novair項目下評估3型混合電推進布局

歐盟授予代爾夫特和NLR的項目名稱為“新型飛機布局和縮比飛行試驗（Novair）”。項目周期為2016-2022年，總投資500萬歐元。根據(jù)Novair項目的安排，代爾夫特理工和NLR主要研究采用分布式混合電推進（DHEP）的布局，通過利用推進系統(tǒng)和機體之間的協(xié)同效應來降低總體能耗。研究手段包括分析計算、地面試驗和縮比飛行試驗。       

03 Novair項目的主要工作示意圖

目前，Novair項目完成了第一階段的研究工作。代爾夫特理工大學的研究助理莫里斯·胡格里夫（Maurice Hoogreef）在美國航空航天科技研討會上透露，他們評估了三種布局，其中只有一種顯示出能耗減少和重量減輕的潛力。荷蘭團隊評估的三種布局是他們認為的2035年更可行，更容易擴展到飛機系列，更有可能通過分布式推進提供更高的效率，具有更低的噪音和其他好處。

三中布局分別是：HS1、HS2、HS3。

HS1：基于并聯(lián)混合電推進的渦扇概念布局，該方案帶有電池和電動機/發(fā)電機，可為起飛和爬升時驅動風扇提供額外動力。這個方案允許采用較小的渦扇發(fā)動機以在更有效的恒定操作點運行。（注：我們沒有找到HS1方案的示意圖，根據(jù)描述推測HS1布局應與現(xiàn)有的A320相同，只是通過并聯(lián)電推進系統(tǒng)在起降所需的大功率階段為風扇提供額外動力，因此風扇直徑相比現(xiàn)有A320發(fā)動機可以更小）

HS2，一種基于前緣分布式螺旋槳的串聯(lián)混合電推進概念布局，螺旋槳由機翼下方的兩個渦輪發(fā)電機提供動力。利用螺旋槳的滑流作用增加機翼升力、載荷和動力負荷，從而提高效率。       

04 HS2高速布局由前緣翼下渦輪發(fā)電機驅動的螺旋槳拉動

HS3，一種基于分布式涵道風扇的串聯(lián)混合電推進概念布局，涵道風扇布置于機翼后緣的襟翼上，機翼下方的兩個渦輪發(fā)電機為風扇提供動力，還有一個帶有兩個涵道推進槳的“環(huán)形”推進尾翼取代了傳統(tǒng)尾翼。

05 HS3有機翼后緣涵道風扇，翼下渦輪發(fā)電機和尾部涵道推進槳葉。

三、第一階段評估表明：基于A320的分布式混合電推進沒有優(yōu)勢

根據(jù)胡格里夫的介紹，評估中使用了“相當大”的假設，包括500Wh/Kg能量密度的電池組。NASA認為這一假設“是可以實現(xiàn)的，并非不可能，但超出了汽車和其他工業(yè)應用驅動電池的水平”。

評估結果顯示，兩種DHEP（分布式混合電推進）概念布局（HS2和HS3）的推進系統(tǒng)質量大幅增加，HS2為600％，HS3為730％。使得能量消耗也隨之增加，HS3為34％，HS2為51％。

唯一的例外是HS1，該方案顯示能量消耗減少10％以及最大起飛重量減少3％，因為巡航中渦輪風扇的更有效運行需要更少的燃料。但Novair團隊提醒其初步分析不包括功率轉換，冷卻和配電系統(tǒng)的重量。

該團隊的結論是，在執(zhí)行A320任務所需的速度和航程內(nèi)，推進系統(tǒng)質量的增加使得分布式混合電動飛機變得不可行。他們下一步將研究把HS2的前緣分布式推進與HS3的推進尾翼相結合的布局。渦輪將從機翼下方移動到尾部涵道的中心，以同時提供功率和推力。

Novair項目還打算探索短程任務的低速構型，以確定分布式和混合電推進的可行組合。NLR和代爾夫特團隊認為A320任務對DHEP的要求太高，而且該技術可能更適合小型支線飛機。