这篇文章是我们独家报道的一部分IEEE期刊手表系列与IEEE Xplore合作。
全电动飞机的竞争正在进行中，一些早期设计正在成为头条新闻。在过去的九月，一个原型Eviation爱丽丝完成了8分钟的首飞，以及更多的型号等Heart Aerospace的ES-30，预计将在未来几年内首次亮相。然而，到目前为止，所有这些型号的设计都只能搭载30名或更少的乘客，而且飞行距离很短。
例如，Eviation Alice只能让两名机组人员和九名乘客在200米的距离上飞行463公里ES-30的全电动型号虽然设计最多可搭载30名乘客，但其航程仅为200公里。为了真正降低温室气体排放，缓解气候变化的影响，需要更大的全电动飞机。值得注意的是，大型飞机的温室气体排放占航空业温室气体排放的75%以上，考虑到历史上航空旅行每年增长4%至5%，这些排放可能会随着时间的推移而恶化。
但让航空业更具可持续性的计划正在进行中，其中包括一个研究团队提出的一项建议，即制造美国宇航局N3-X飞机的全电动版本，该飞机可搭载297至330名乘客。他们描述了他们的三种可能的电力系统(EPS)设计的全电动模型研究发表在12月的印刷版上IEEE交通电气化汇刊．
的N3-X，计划于2040年首次亮相，包括气动混合动力翼体机身和节能EPS。尽管如此，它仍将依赖两个燃烧喷气燃料的涡轮发动机来为EPS提供动力。
n3 - x和一般大型飞机完全通电的主要挑战是起飞时推力的巨大能源需求，大约需要25兆瓦的电力。就上下文而言，是最先进的波音787 - 8一架部分通电的飞机，从可再生能源中最多只能获得约1兆瓦的电力(而起飞所需的其余电力来自燃烧喷气燃料)。
“换句话说，我们需要25到30倍的电力才能使(部分电动的)飞机变成完全电动的，而几乎所有这些电力都是起飞所需的，”他说莫娜Ghassemi他是该研究所的副教授和主任0(零排放，实现优化能源系统)实验室在德克萨斯大学达拉斯。
为了满足这些动力需求，她的团队建议用四个电化学能量单元(eeu)取代N3-X的两个涡轮电动发动机，其中包括电池、燃料电池和超级电容器。然后，他们开发了几种不同的EPS设计，以便在所有电力都转移到推力时起飞。理论上，只要有足够强大的电池，这就足以让N3-X仅靠电力就能升空。
在他们的论文中，研究人员分析了正常条件下的三种EPS设计，以及电力系统的一个组件失效的情况。他们的研究结果表明，其中两种设计在现实生活中是可行的，即使其中一个EEU在飞行过程中出现故障。
值得注意的是，目前的电池技术仍然远远落后于这些全电动设计的要求。但是加塞米并没有被吓住。
她指出:“随着锂-空气电池和锂-硫电池的未来发展，所设想的宽体全电动飞机所需的特定能量可能在未来25年内实现。”“然而，另一个有希望的解决方案可能很快就会实现，那就是紧凑型聚变反应堆。”
无论是电池还是紧凑型核聚变技术将为未来的飞机提供动力，都需要更多的基础设施来支持大型全电动飞机的巨大能源需求。这包括电力驱动和电机，每个,能够承受高压和恶劣航空环境(如低压、高湿、高温)的断路器、电缆和转换器。下一步，Ghassemi说她的实验室正在设计能够支持全电动N3-X飞机设计的高电压需求的电缆。
