空客工程师推进低温超导技术，实现氢燃料电池飞行

空中客车法国工程师们精心地用超导胶带代替铜磁线缠绕低温冷却永磁电机，成功研发出一种可由氢燃料电池驱动的飞机电力推进系统。该团队最近启动了该系统核心的 500 千瓦动力系统，标志着他们在将氢燃料电池和超导结合起来实现改变游戏规则的飞行推进方面的探索取得了突破。

超导胶带的电流密度是铜的一百倍。低温冷冻胶带使其能够几乎无阻力地将电力从燃料源传输到推进系统。这就是为什么空中客车 UpNext 的先进超导和低温实验动力系统演示器 (ASCEND) 团队在图卢兹郊外的一个大仓库里花了三年时间探索低温超导对电力基础设施的影响，这些基础设施可以为下一代低碳飞机提供动力。

图 ASCEND 制造的电机由超导胶带供电，由于超导胶带在低温下的电阻非常低，几乎不会出现电流损失。ASCEND 已经证明，超导动力系统有可能在电力推进中实现重大功率转变，从几百千瓦到几兆瓦。

这项工作于 2023 年 11 月取得成效，动力系统成功启动，该动力系统由超导胶带、低温电机控制单元和冷却系统以及超导电机组成。作为参考，仅使用电力让就可让今天的城市间涡轮螺旋桨飞机起飞，需要大约 8 兆瓦的电力。

图 超导电机在空客位于奥托布伦的电动飞机系统测试设施中成功启动。

这款动力总成是在UpNext图卢兹附近的总部开发的，由空客中央研究与技术部门进行科学研究。然后，在项目的最后阶段，空客工程师在该公司位于德国奥托布伦的E-Aircraft System 测试中心对其进行了测试。这是欧洲同类设施中最大的。测试证实，开发、组装和控制符合航空规格的完整超导和低温链是可能的。

虽然超导技术对许多人来说可能像是科幻小说，但它已经存在了几十年。今天，它主要用于医学图像扫描仪，需要高磁场的科学实验，如欧洲核子研究中心的 大型强子对撞机或地面电力运输。然而，开放市场上的测试设施很少，国际生态系统仍然不成熟。

ASCEND项目负责人Ludovic Ybanez说:“我们需要的技术已经存在。” “我们的目标不是重新发明轮子。这是为了找出最好的公司和研究机构，并将他们的技术应用于飞机上。我们与20多个合作伙伴密切合作，设计了一种低温动力系统，可将电气系统的效率提高至少4-5%。”

图 空中客车公司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，突然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。考虑到创业的自由和灵活性，

ASCEND的工程师们在UpNext的图卢兹总部和奥托布伦工作，他们和德国同事一起手工搭建了测试平台环境。

这些不起眼的白色盒子可以在图卢兹仓库的一个小房间里找到。虽然它们从外面看起来很简单，但盒子里装着复杂的系统。 这些自制设备高约1.5米，类似于一个超大的家用电器，ASCEND团队在这里测试超导材料在飞机热循环中的表现。当暴露在极低的温度下(通常低于-170°C)，这种材料的电阻变为零。

这可能看起来很冷，但在工业过程中广泛使用的液氮温度在-200°C左右。动力总成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。

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，实际上可以消除损耗，同时控制整个系统的重量和尺寸。超导的条件将通过与将飞机上的液氢保持在-253°C的低温过程相同的低温过程来创造，在这个低温过程中，氢被用来通过燃料电池内部的电解来发电。

在停滞不前的开始之后，航空航天超导生态系统正在成熟。随着ASCEND章节的结束，另一个章节开始了。这项技术的成熟和加速的竞赛已经开始，以满足空中客车公司到2035年飞行氢燃料电池飞机的雄心。

翻译人：沈亚皓

来源：

https://fuelcellsworks.com/news/airbus-engineers-advance-cryogenic-superconductivity-for-flight-powered-by-hydrogen-fuel-cells/