-> 2007年10月期 - 燃料电池为无人驾驶飞机和有人驾驶航空器提供动力

2007年10月期 - 燃料电池为无人驾驶飞机和有人驾驶航空器提供动力

托马斯布莱德里和理得贩托马斯在一次测试飞行中，在亚特兰大短程汽车高速赛道启动燃料电池飞行器的过程。佐治亚理工学院图片: 加里?米克

佐治亚州亚特兰大—佐治亚科技研究人员成功进行了一次氢动力无人驾驶飞机试飞，该飞机由使用压缩氢的质子交换薄膜(PEM)燃料电池供电。测试中飞机到目前已经达到25米高度，在佐治亚州Commerce的亚特兰大短程汽车高速赛道上沿着汽车赛道由一辆追逐车全程跟踪。

为22英尺翼展飞行器提供动力的燃料电池系统产生电力仅仅为500瓦。"这就已经很引人注目了。"研究工程师 Adam Broughton说，他现在正在佐治亚技术研究院的太空系统设计实验室（ASDL）从事该项目研究工作。"五百瓦给一个电灯泡供电已经足够，但对于这么大飞机的推进系统来说还不够。"实际上，500瓦只不过相当于丰田普瑞斯这样混合动力汽车功率的百分之一。

该项目由ASDL与佐治亚技术研究院(GTRI)合作，由 David Parekh 领军，他是佐治亚技术研究院的副主任，也是佐治亚革新型燃料电池和电池技术中心的创始人。

Parekh希望开发通过开发一种车辆而即能够推动燃料电池技术，又能够唤醒业界的兴趣。他说，尽管汽车工业已经在燃料电池上取得了重大进步，除了航天工业外，人们并未利用航空应用的燃料电池技术做多少事。

"燃料电池飞机比起仅仅实验室演示或为房子供电的燃料电池系统来说更有说服力。"Parekh解释说，"要求也更高，建造飞机时，我们真的是在不断提高耐用性、牢固性、功率密度、功效的极限。"

"对于发动机来说，燃料电池不会发出污染，不同于常规无人驾驶飞行器，燃料电池不需要单独的发电机发电来维持电子部件的工作。"评论者是Tom Bradley，他是佐治亚技术机械工程技术学校的博士生，开发勒燃料电池推进系统。"另外一个长处是燃料电池工作时和周边温度非常接近，无人驾驶飞行器发出的热特征更小，比起常规动力无人驾驶飞行器来说更加隐蔽。"他说。

有人驾驶燃料电池飞行
在另一处，一个欧洲小组正在试验有人驾驶燃料电池供电飞机。燃料电池演示飞机研究项目，自2003年在波音研究与欧洲技术(BR&TE) 机构开始后就开始了，直到最近才完成了系统整合阶段。完整系统整合测试即将进行，该测试也将为即将到来的地面和飞行测试做好准备。

演示飞机使用质子交换膜(PEM)燃料电池/锂离子电池混合系统为一个电动机提供动力，电动机连接到常规螺旋推进器上。电池在飞行的巡航阶段提供全部的电力。而在起飞和爬升这样需要最多动力的飞行阶段中，系统从轻量锂离子电池获得动力。

毫无疑问，演示飞机是轻量型飞行器—Dimona 动力滑翔机，由奥地利Dimona 航空工业公司建造，该公司同时对飞机的结果进行了重大的修改。飞机翼展为16.3米(53.5英寸)，使用燃料电池作为动力，能以每小时100公里(60英里/小时)的速度巡航。

飞行测试已经定为在西班牙进行，该测试将第一次证明：有人驾驶飞机使用燃料电池作为惟一动力源时，能够维持直线水平飞行。总部为马德里的Aerlyper 航空电子集团进行飞机机身改进以及所有部件的安装、布线；SAFT 法国公司设计、组装了辅助电池及后备电池；Air Liquide 西班牙公司进行了板载燃料系统和重新加料系统的详细设计和组装；马德里理工大学电子工程系(工业工程学院)协助设计建造了动力管理和分配箱；组装后工作台测试在术语马德里理工大学（INSIA）的厂房进行；而SENASA（西班牙）将提供测试导航和飞行测试场地。燃料电池展示飞机的其它供应商包括 UQM 技术公司(美国)、MT 推进器（德国）、Tecnicas Aeronauticas de Madrid (西班牙)、Ingenieria de Instrumentacion y Control (西班牙)、GORE（德国）、Indra（西班牙）和Inventia（西班牙）。

NASA的高飞者
NASA开始测试一个混合动力（燃料电池与太阳能）的完全电动飞机。Helios 原型机Centrurion飞行翼的放大版，该原型机曾于1998年在德来顿进行过多次试飞。飞行器翼展为247英尺，比Centrurion的翼展宽41英尺，是 Pathfinder 飞行翼翼展的2.5倍，比波音747喷气式科技或洛克希德C-5运输机的翼展都要大。Helios 原型机为远程导航方式，1999年晚些时候曾在南加利福尼亚沙漠NASA德来顿飞行研究中心附近的Rogers Dry Lake上进行过一系列燃料电池为动力的低高度试验飞行及开发飞行。

2000年，在Helios翼部上面安装了超过62,000双面硅太阳能芯片。这些太阳能阵列由SunPower公司制造，可以将收到的19%能源转化为电流，在夏日中午时最多可产生35 千瓦电力。

这是NASA为其发展设立的第二块里程碑吗？是几乎两天两夜耐久性飞行演示吗？需要开发辅助电力系统，在夜间太阳能阵列无法产生电力的时候供应电力。Aero Vironment开发了一套试验性基于燃料电池的能源系统，该系统结合了先进的汽车燃料电池组件与独家控制技术，以适应50,000米高空的严酷环境。

在本系统的第一个版本中，来自Helios外侧翼部分两个压缩罐中的气体氢，通过安装在中央着陆控制杆外壳的一系列质子交换膜燃料电池组，与来自大气层中的压缩氧发生化合反应。该系统可以产生超过15kW的直流电，为 Helios 的电动机及操控系统供电，惟一的副产品是水蒸气和热量。系统可以将 Helios原型机的飞行重量从大约800磅增加到大概2,400磅。

人们考虑了这个系统另外两个版本：一种使用液氢，能够让Helios在地球上空任何地点的同温层飞行最多两周，而不局限于在温带和热带纬度地区。另外一个版本使用封闭或"再生"系统，使用水、燃料电池和电解装置，形成一个功能上于可充电或"蓄电池"类似的系统，但比起最好的可充电电池系统能效都要高。

带有再生性燃料电池系统的 Helios 最终产品版对于NASA来说在环境科学、军事方面很有用处，而对于Aero Vironment来说也可以担任各种任务，最重要的是作为同温层电信中继平台。随着其它系统可靠性的改进，Helios的最终产品版可望能一次飞行几个月，成为真正的"大气层卫星"。

欲了解更多详情，请访问: http://gtresearchnews.gatech.edu http://www.prism.gatech.edu http://www.boeing.com/phantom/news http://www.nasa.gov/centers/dryden/news

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