混合動力推進的案例
超越航空選擇VerdeGo的混合動力推進系統
超越航空近日選擇了另一家初創公司VerdeGo航宇，為Vy 400城際垂直起降（VTOL）飛行器的未來版本提供混合動力推進系統。而超越公司正在研發的希望在2023年獲得適航認證的Vy 400基礎版采用的是渦輪驅動。
一、超越航空開發6座傾轉旋翼VTOL飛行器Vy 400執行城際空運，第一代產品將采用渦輪動力。
Vy 400是一款6座傾轉旋翼垂直起降飛行器，設計這款飛行器的主要目的是在市中心的垂直起降點間提供短途空中運輸。由單個1700軸馬力的加普·惠PT6A-67F渦輪軸發動機提供動力，總重量約3171千克的飛行器設計續航里程為724公里，其巡航速度為724公里/小時（390節）。
超越航空目前正在對只有標準大小五分之一尺寸的原型機進行飛行測試，一邊在尋找恰當的飛行器控制原則，另一邊也在籌集資金以建造一款標準尺寸二分之一大小的原型機，在這項工作完成后，公司還計劃繼續完成全尺寸載人原型機的測試。
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超越航空的城際垂直起降飛行器Vy 400，其后期的改進型可以使用混合動力或電池電力驅動系統。
二、Vy 400發展型將采用Verdego公司的集成分布式電推進系統——IDEP-H7系統
Verdego公司的集成分布式電力推進（IDEP）系統將為未來的Vy 400混合動力版或完全電力推進版提供可行性方案。該公司表示，集成分布式電力推進系統將提高Vy 400的效率和續航力。
展開 VerdeGo Aero公司將研發重點從城市空運飛行器平臺轉向集成分布式混合電推進系統
VerdeGo已經為小型和大型混合IDEP系統選擇了經過認證的飛機發動機。林德伯格表示，他們認為混合動力是電動飛機的第一步，先進入市場將具有優勢。考慮到城市交通的短途運輸需求，研究電池推進很有必要，城市交通主要任務需要在20-40分鐘內完成，并快速完成中轉，這意味著沒有時間給電池充電。
VerdeGo的混合動力推進系統還包括儲能的備用電池。當電池技術進一步成熟以后，IDEP系統將配備純電動系統，可以輕松替換活塞或渦輪發動機。
該公司正在與安柏瑞德航空大學的鷹飛行研究中心密切合作，鷹飛行研究中心正在研發混合動力電推進技術。ERAU還在建造圣路易斯的eSpirit，一種基于鉆石HK36動力滑翔機改裝的全電動飛機，以Charles Lindbergh的飛機命名。
VerdeGo計劃在2019年初進行A輪融資活動。目前他們對自己的市場定位非常滿意，既作為推進系統供應商一起工作，又與飛機制造商合作，林德伯格表示，擁有降噪技術的知識產權，是他們最大的優勢之一。
(航空工業發展研究中心 王妙香)
展開 交通電動化的下一個風口：混合動力飛機要來了！
全球多個國家都發布了2030年左右禁售燃油車的新政，似乎為了配合這一趨勢，混合動力型窄體客機也正呼之欲出。
創新實驗最先在歐洲推動。空客、勞斯萊斯與西門子公司周二宣布，共同開發一款50-100人座的單通道混合動力式客機，計劃在2020年完成地面測試后首飛，到2030年量產上市。既代表傳統燃油航空發動機制造巨頭看好電氣化前景，也是民用飛機電動技術的重大進步。
這一實驗機名為“E-Fan X”，將以英航BAE 146飛機為原型，四臺燃油發動機的其中一臺換成2兆瓦功率的電動渦扇發動機，一旦系統成熟性得到驗證，另一臺燃油發動機也將被電動機取代。
（上圖為空客提供效果圖，截圖自英國每日電訊報）
其中，空客負責混合動力電動推進系統的控制架構、電池與機身和飛行控制系統的整合；勞斯萊斯負責生產渦扇發動機、2兆瓦發電機和電子設備；西門子提供2兆瓦電動機、電子控制單元、變頻器和能量分配系統等，可謂專業分工、各盡其能。
（上圖為空客提供效果圖，截圖自新銳媒體Quartz）
這一項目基礎是空客與西門子去年聯手開發的混合動力推進系統，最初目標是制造雙座電動飛機“E-Fan”，可用于飛行員教練機和旅游運營。兩家公司去年展出了CityAirbus的空中出租車原型，西門子也在今年迪拜航展上展示了功率60千瓦的電驅動小型飛機。
三家公司表示，混合動力電動推進系統是民用航空業發展的未來，可以有效減少溫室氣體排放、降噪、降低運營成本，也能減少對化石燃料的依賴。歐盟委員會規定，航空業到2050年應實現二氧化碳減排60%、氮氧化物減排90%、噪音減少75%，僅使用現有技術無法達標。
展開 全球首款“多發混合動力”飛機成功首飛
近日，萬豐航空旗下鉆石（奧地利）飛機工業有限公司（Diamond Aircraft Industries GmbH）與德國西門子公司(Siemens AG)聯合宣布：雙方聯合開發的多引擎混合動力飛機于2018年10月底在奧地利維也納鉆石飛機公司總部成功試飛。
這架首飛DA40飛機是第一架為混合動力推進系統建立的飛行試驗平臺，由一個發電機組和多個電動機、一個分布式驅動器的系統架構組成。
在這個系統設置中，一臺發動機為兩個獨立的電力驅動系統提供動力，這兩個系統分別由一個電機、電池和逆變器組成。
在機身兩側增加了兩臺電動發動機，聯合后可產生150kW的起飛功率。柴油發電機位于飛機機頭，可提供高達110千瓦的電力。首飛中使用中等功率輸出速度達到241公里/時，爬升至914米高度。
后機艙安裝2組12kWh電池，作為儲能緩沖器。通過專用的動力控制裝置，飛行員可以控制發電機、電池和電機之間的能量傳動。
飛行員可以選擇純電動模式(關閉發電機)、巡航模式(發電機為電機提供全部電力)和充電模式(發電機為電池組充電)。
純電動飛行時，飛機有大約30分鐘的續航能力，使用混合動力系統可達到5小時續航。
在20分鐘的首次飛行中，飛機演示了所有的操作模式。包括純混合動力、充電飛行和全電動飛行。在最后一種配置中，飛機能夠進行零排放、純電動飛行。此外，還演示了全電動起飛，從而大大降低了噪音污染。
鉆石全家福。
DA40混動驗證機屬于德國財政部和奧地利研究進步局資助的HEMEP（混合電動多發飛機）項目，始于2013年。西門子在德國LuFo航空研究計劃下開發電動系統。鉆石公司負責改進飛機，安裝混動系統。
展開 
混合動力系統仍將是城市空中交通飛行器的首選？
該飛行器將利用M250渦軸發動機帶動發電機，為6個電動機供動力，并為電池充電。基于M250的混合動力系統功率從500kW到1MW不等，具備有串聯混動、并聯混動和混聯混動三種形式。這三種形式的混合動力系統都已于今年3月份成功通過地面測試，將為2021年上天試飛奠定基礎。
羅羅開發的VTOL飛行器，采用基于M250發動機的混合動力系統 。
在當初還沒有被波音收購時，極光飛行科學公司應DARPA的需求開發了一款名為XV-24A飛行器。XV-24A雖然也屬于VTOL飛行器，但比一般城市空中交通領域出現的型號要大許多，例如貝爾的Nexus最大起飛重量約2.7t，但XV-24A的最大起飛重量可達5.5t。XV-24也采用混合動力系統，用羅羅AE1107渦軸發機來驅動3臺霍尼韋爾的1MW級發電機，輸出總功率可達3MW，用來驅動24臺電動涵道風扇。然而，在完成縮比模型飛行試驗后，XV-24A項目最終被DARPA取消。雖然極光公司打算將該機推向民用市場，但前景并不明朗。
采用分布式電動推進系統XV-24。
混合動力在尺寸更大的飛行器上的應用也在推進。
空客、羅羅和西門子聯合開發了E-Fan X電動飛機，該機由一架Bae146支線客機改裝而來，項目目標是測試一種功率達2MW的串聯式混合動力推進系統。在這架BAe146的機身上，其中一臺發動機被換成了由2MW電動機驅動的風扇。在飛機巡航飛行時，電動機的電力主要由安裝在機身內的羅羅AE2100渦軸發動機驅動的一臺2.5MW的發電機提供；在起降等需要加大動力的場合，由電池提供額外2MW的電力。
空客E-Fan X驗證機方案。
展開 混合動力飛機將航空運輸帶入“環保時代”？
日前，俄羅斯巴拉諾夫中央航空發動機研究所總裁戈爾金表示，俄羅斯將在2020年開展混合動力飛機飛行測試，并首先完成混合動力引擎的研制，而最終目標是研制出功率為500千瓦的混合動力飛機。
眾所周知，化石燃料燃燒是大氣污染的主要來源。功率強勁的飛機更是“油老虎”，最近頻發安全事故的波音737，一次起飛就能耗油5噸。混合動力技術已經給汽車帶來了環保希望，那么它能否將航空運輸也帶入“環保時代”呢？科技日報記者就此采訪了沈陽航空航天大學遼寧通用航空研究院副教授康桂文。
技術方案 花開兩朵 油-電混合和電-電混合有所不同
“現在國際上關于混合動力飛機的技術方案是比較類似的，主要有油-電混合和電-電混合兩種。”康桂文介紹，所謂油-電混合是指由傳統的航空燃油發動機和鋰電池組成混合推進系統，而電-電混合則是由氫燃料電池和鋰電池提供混合動力。在具體的工作方式上，則需結合不同動力裝置的特性和飛機的飛行特點加以設計。
康桂文談到，飛機起飛時所需功率最高。因此，油-電混合動力飛機起飛階段中鋰電池和燃油發動機一起工作，通過鋰電池分擔部分功率，減少燃油消耗。而在起飛結束后的巡航階段，保持平穩飛行所需功率一般只有起飛狀態下的三分之一，此時可以只開啟燃油發動機，既提供飛行的動力，又能同時為鋰電池充電。最后降落階段的功率需求更小，理論上只使用鋰電池就能滿足需求。
“電-電混合動力飛機則有所不同。”康桂文表示，氫燃料電池通過氫與氧氣的反應發電，產物主要是水，幾乎沒有污染。但通過化學反應發電的氫燃料電池，放電比較緩慢，難以快速達到起飛功率，不能單獨用于起飛階段，因而需要鋰電池加以輔助。
展開 modeFRONTIER用于混合式火箭發射
自本世紀初以來，巴西利亞大學的混合動力推進團隊已經成為混合式火箭發動機和小型探空火箭的研發工作的先驅。按照基于多學科優化技術的系統設計的方法，團隊已經研發了一種概念式混合火箭發動機，成為SARA（巴西航空和航天研究所設計的返回式衛星）再入機動系統的一個很有價值的技術選擇。
挑戰
固體和液體火箭推進系統傳統上被認為是減速制動系統最方便的技術解決方案。由于固體燃料退移速率的改善，混合推進劑火箭發動機成為一個有效的替代。研究小組分析了三種不同的推進設置，其中石蠟作為固體燃料與冷氣體燃料混合，從而可以應對SARA再入程序的要求。最終的設計應該滿足幾何約束（與總質量限制對應）以及性能指標作為目標：減速發動產生的減速范圍在235到250 m / s之間，電機燒毀時間應該完全位于50到200秒之間。
“modeFRONTIER的工作流程可以幫助選擇最佳的設計方案，從而得到更輕的發動機。”
Manuel Nascimento Dias Barcelos，巴西利亞大學混合動力推進團隊領導人
解決方案
團隊考慮了影響混合發動機性能的關鍵參數：晶粒結構、燃燒效率、氧化劑容器壓力、噴嘴結構以及幾何結構。通過modeFRONTIER特有的工具進行的兩步敏感性分析可以選出對設計約束以及優化目標影響明顯的變量。這些關鍵因素被放到一起來建立一個工作流程，能夠保持混合動力推進系統的簡單性。這個自動框架驅動幾何結構的自動搜索，在三種配置之下分別得到更多的減重。 “modeFRONTIER的工作流導航工具通過優化過程幫助生成、評估和選擇設計方案，從而得到比以前研究的液體和固體發動機更輕的發動機。” Manuel Nascimento Dias，混合動力推進團體的領導人說。
展開 UTC即將推出混合電推進飛行演示驗證系統
同時，計劃在3月底召開的行業會議上公開展示UTAP負責的混合電推進飛行演示驗證系統（hybrid-electricpropulsion flight demonstrator）。
據國際自動機工程師學會（SAE International）主辦的美國航空技術會議（Aerotech Americas）網站稱，“Project 804”混合電推進演示驗證系統將于3月26日至28日在美國南卡羅來納州查爾斯頓進行展出。UTC的競爭對手霍尼韋爾和賽峰集團也正在研發混合電推進系統。
UTAP創新單元負責的混合電推進飛行演示驗證系統項目
先進項目執行經理詹森·蔡（Jason Chua）表示：“UTC首席技術官（CTO）保羅·埃雷蒙科（Paul Eremenko）發起創立了UTAP，旨在協助UTC以初創公司的思考方式和行事方式，通過快速構建產品和服務的演示驗證系統，從企業內部打破傳統的業務流程”。
UTAP的理念與空客硅谷前哨公司A3的章程相似。埃雷蒙科曾為A3的第一任首席執行官，而詹森負責其中一個項目。隨后埃雷蒙科被提升為空客的首席技術官，從空客離任后成為UTC的首席技術官。
詹森認為“UTAP可以使UTC脫離傳統（航空航天）技術開發時間表，集中研發力量快速進行多學科、最小化的可行產品開發，從而使UTC能夠以更快的速度與初創公司開展競爭”。
展開 美國萊特電氣計劃同西班牙Axter合作開展混合電推進飛機演示驗證
美國初創企業萊特電氣(Wright Electric)計劃與西班牙混合電力輕型飛機開發商Axter航宇（世界上第一個（2011年）將混合動力系統應用在固定翼無人機上的制造商）合作開發1架9座的混合動力驗證機，2019年試飛。萊特電氣的最終目標是開發一款186座的電推進窄體客機。
位于馬德里的Axter航宇公司正在試飛1架2座的基于泰克南P92的混合電推進原型機AX-40S，并正同萊特合作將1架現有的9座渦槳飛機改裝為混合推進飛機(計劃2019年試飛)。萊特的首席執行官杰夫?恩格勒(Jeff Engler)表示，下一步將是50座級的驗證機。
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Axter混合電推進的2座AX-40S驗證機集成了1臺Rotex活塞發動機和1臺電動機。
萊特電推進窄體客機的定義工作正在與歐洲低成本航空公司易捷航空(EasyJet)合作進行。這包括對飛機設計師達羅德·卡明斯(Darold Cummings)設計的飛機外形進行評估。卡明斯曾參與了美國實驗航宇系統公司（ESAero）為NASA設計的ECO-80電推進飛機項目，他負責總體布局設計，現在的布局是該機的一個進化。
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達羅德·卡明斯設計的186座客機采用了分布式電推進布局。
展開 霍尼韋爾和賽峰各自推出飛機混合動力系統和純電動力系統演示硬件
尋求飛機能源系統和推進系統的替代解決方案目前已成為行業最新熱點，近期兩家發動機企業霍尼韋爾和賽峰分別首次展示了其實用性較高的混合動力和純電動力飛機大尺寸測試硬件。
盡管電推進興起于電動垂直起降（eVTOL）城市空中交通，但電機制造企業已在此基礎上謀劃了長期發展路線圖，從而滿足軍用航空、通用航空和支線運輸機對動力系統提出的較高用電需求。
傳統燃氣輪機制造企業開始涉足正在成形的電推進市場，通過企業內部創新或外部合作等方式，同電力系統、電機和電池供應商建立合作關系。
近期，霍尼韋爾公司正在研發基于HTS900的混合電推進系統，其兆瓦級發電機設計已完成90%，賽峰集團推出的ENGINeUS45電動機額定功率達到45千瓦。
一、霍尼韋爾公司針對小型固定翼和垂直起降飛行器開發從60千瓦到1000千瓦級別的各類發電機
霍尼韋爾公司混合/電推進部門高級總監布萊恩·伍德（Bryan Wood）表示：飛機混合動力系統和純電動力系統將具有廣闊的市場前景，目前可能應用在軍事、小型固定翼和垂直起降等領域。為滿足潛在應用需求，公司正在持續研發兆瓦級發電機，其潛在應用對象已從年初極光飛行科學公司的XV-24A改為DARPA的X-plane。
電機目前正在佛羅里達州立大學進行測試，此前曾在佛羅里達州奧蘭多舉行的全國公務航空協會（NBAA）會議上進行展示了混合電推進發動機，包括兩臺200千伏安電機和HTS900渦軸發動機。霍尼韋爾公司發動機和動力系統總裁布萊恩·希爾（BrianSill）表示：“公司正在開發多個功率等級的發電機，覆蓋從60千伏安到1兆瓦各類電機。”
研究中的一部分內容就是選擇技術應用領域。希爾表示：“目前可選的方向有HTS900發動機和131-9（輔助動力裝置）”。
展開 電氣化趨勢引發NASA對X驗證機計劃的重新思考
NASA沒有得到所需的資金，但該系列的第一項任務是專注于非常規飛機布局，最早在2025財年之前并沒有研制一架大型混合動力推進驗證機的計劃。
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2017年波音提出的一種基于麥道80的桁架支撐機翼布局亞聲速X驗證機。
三、工業界的舉動使波音重新審視下一步X驗證機計劃，或將先啟動電動/混合電動驗證機
申金元表示，空客和波音公司已經引發了發展混合動力推進技術的迫切需求。這兩家公司都表示，在下一個主要的單通道客機更換周期中，需要低排放推進系統。“這主要是因為他們了解到，在開發A320neo和737max之后，他們必須拿出一些新的推進系統，因為他們不會真的想用一種全新的氣動布局。”
這一調整的重點刺激了整個行業的電動機、電池和相關技術的進步，其速度超過了NASA或主要制造商的預期。申金元說:“這可能就是為什么在運輸領域，他們認為也許可以盡早引進混合動力推進系統。”“空客公司正在積極地向外發展，我認為波音公司也在這方面投入了很多精力，”空客公司正在建造E-Fan X混合動力支線驗證機，而Zunum公司正在開發一種12座級混合動力飛機。
申金元表示：“這完全改變了原有計劃。我們正在考慮顛覆傳統管狀機身加機翼的布局，包括翼身融合、桁架支撐、聯接翼等都是下一個超高效亞聲速X驗證機的候選構型。但事實可能并非如此。“我們正與業界合作伙伴仔細討論，以找出最具吸引力和最重要的方案。”
12月6日在華盛頓地區舉行的電動飛機推進工業日上，NASA的代表與感興趣的公司進行了一對一的會談。
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賣了低速機業務，瓦錫蘭竟然推出首款高速發動機
W?rtsil? 14用途多樣，專為支持船舶和海工市場的廣泛應用而設計，可作為主推進裝置，也可被用于輔助發電機組，是安裝混合動力系統的理想選擇。這款小巧但強大的高速發動機可選擇12缸和16缸配置，機械推進功率輸出為755至1340 KW，在輔機和柴電配置中可達到675至1155 KWe。
根據功率重量比、燃油類型、能效、安全性和環保合規性等關鍵考慮因素，瓦錫蘭這一最新的發電機組產品為船舶、船東和運營商提供了理想選擇。操作工況包括拖船、漁船、海工服務船、小型渡輪、商用輔機市場等。
這款產品是瓦錫蘭與利勃海爾（Liebherr）密切合作的開發成果。利勃海爾是全球最大的建筑機械制造商之一，也是許多其他行業垂直領域的領先技術供應商。首批W?rtsil? 14產品計劃于2019年下半年交付，利勃海爾將負責發動機的開發、入級和生產工作。這一新型發動機將由瓦錫蘭無與倫比的全球生命周期支持和服務網絡提供支撐服務。
瓦錫蘭船舶動力解決方案副總裁Stefan Wiik表示：“我們為這款小巧但強勁的高速發動機倍感自豪，因為它預示著我們的品牌進入了一個新的、具有戰略意義的重要市場。它鞏固了我們作為全面集成技術和混動解決方案領導者的全球地位，并證明了我們與利勃海爾的密切合作所帶來的切實效益。”
搭配W?rtsil? 14的全新拖船設計
圖：瓦錫蘭HYTug 40概念包括兩臺W?rtsil? 14發動機和一個混合動力推進解決方案。
瓦錫蘭宣布推出發電機組，并通過引入HYTug 40設計和概念來完善其產品。2017年推出的小型HYTug專為淺吃水操作情況而設計。這次的改進版本包括兩臺W?rtsil? 14發動機和一個混合動力推進解決方案，可實現包括零排放模式在內的各種靈活操作設置。
展開 混合動力汽車動力系統結構與原理
來
源：網絡，江蘇理工
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混合動力汽車動力系統概述（上)
一、增程式混合動力系統原理
增程式混合動力汽車是在純電動車的基礎上，增加一臺增程器
增程式混合動力由發動機、發電機和驅電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯 方式組成動力單元系統。增程式混合動力系統主要運行模式：純電驅動、串聯增程。
PN：發動機輸出功率；PO：增程器輸出的電功率; PI：車輛驅動電機需求功率；PB：電池組充放電功率，設充電為正，放電為負；系統根據PI的需求，控制發動機的扭矩（N）及轉速（n）PI=PO+PB;當負載PI=0時，增程器輸出全部向電池組充電；當負載需求PI＜PO時，增程器提供驅動器電源的同時，向電池組充電；當負載需求PI＞PO時，電池組放電（-PB），滿足PI的需求；
提高系統效率
提高發電機組的效率：
發電機與發動機的優化匹配，發電機高效區與發動機高效區的重合；控制發動機始終工作在低燃油消耗率區內；發揮發電機通過逆變器能快速穩定工況的特點，保證發動機始終工作為最佳點火 角；發電功率與驅動功率需求的跟隨：在油模式下，電池的主要作用是平衡電量（削 峰填谷），電池的充電-放電循環，將損耗7-10%（0.96*0.96），盡量減少電池的 充放電；電機驅動系統的效率：提高電機及驅動器的效率；動力系統的匹配優化，采用兩 擋變速箱；
該增程器由一款直列三缸汽油機、ISG發電機、發電機控制器、以及集成增程器控制功能
的ECU組成。最大功率可達40Kw，可基本滿足純電動輕型客車、物流車增程式電動汽車的需求。
展開 混合動力系統主流動力構型方案對比研究
混合動力系統就是使用了汽油、柴油、氫氣或甲醇的內燃機和電力2種驅動方式的系統。其優勢在于車輛起步用電機實現驅動，發動機可以完全不用工作，處于停機狀態，當車速達到一定值后，發動機再進行接入。這樣的好處是：
（1）發動機省去了怠速工況；
（2）發動機一旦運行，就會在運行在最高效的區域。混合動力車輛起步動力性良好，可以達到節能減排的目的。
客車是公共交通領域的重要組成部分，該細分市場的特點是對安全性要求較高，且產量不大，因此針對客車混合動力系統與乘用車構型的思路不完全一樣。混合動力客車經過十多年的發展，動力系統構型也是呈現多樣性，但每種構型都有其自身的優點和缺點。
本文總結了現有客車市場比較主流的串聯式、并聯式和混聯式動力構型方案，分析了這3種構型的控制原理和優、缺點，提出了不同系統構型產品市場路線，為混合力客車推廣提供了思路。
2 混合動力客車構型分類
混合動力動力系統構型有2 種不同的分類方法，即按連接方式和按混合程度，本文重點按連接方式的分類方法進行詳細闡述。
2.1 按混合程度劃分
該種分類方法按電能與傳統能源的混合程度，即驅動電機輸出功率占整個動力系統功率的比例來進行劃分，具體見表1。
表1 混合動力構型按混合程度分類
2.2 按連接方式劃分
該種方法按動力系統的連接方式和結構類型進行劃分[2]，具體如表2。
表2 混合動力構型按聯接方式分類
串聯式系統：有發電和驅動2個電機，其中發電機不做驅動使用，僅用來發電，發出的電能可存儲在動力電池中或供驅動電機直接使用。
增程式系統：與串聯式系統類似，通過將電機集成在發動機飛輪上，形成發動機和電機總成，這種總成稱為增程器；其中，增程器不直接連接傳動系統，與串聯式系統類似，其主要功能就是在動力電池電量不足時給其充電，從而延長續駛里程。
并聯式系統：發動機為主要動力源，電機作為輔助動力源。
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