航空超导电驱动力系统发展研究

■ 杨文将 王少鹏 白明亮 宋东彬 / 北京航空航天大学 姚轩宇 蒋承志 / 中国航发研究院

基于超导电驱的航空电推进系统具有高功率密度、高转换效率和低损耗等优势，是大功率航空动力系统的重要发展方向。俄罗斯、美国和欧洲的相关研究团队对于超导电驱动力系统纷纷开展技术探索和方案预研，为超导技术在下一代飞行器的应用提供理论基础。

面向航空业节能减排、绿色低碳的发展目标，美国和欧盟对于下一代飞行器在噪声、燃油消耗和污染物排放等方面分别提出了量化指标，而飞机动力系统技术的进步与革新是进一步提升燃油利用率、降低排放的必要保证。电推进技术是航空技术发展的重要方向，已成为下一代飞行器的一种可行的选择。将电推进系统应用于大型飞行器的主要挑战为功重比，当前涡轮发动机的功率密度在3～8kW/kg之间，而传统工业电动机的功率密度通常低于2.5kW/kg，难以满足大功率电动飞机的动力需求。超导材料在一定低温环境下可以体现超导特性，能够以几乎为零的电阻传导非常大的电流，能量损耗非常低。超导电机使用超导材料替换传统电机的绕组材料，可以大幅提高导体电流密度并且减小损耗，从而提高电磁负荷、提升电机效率及功重比，成为传统发电机和电动机的有利替代者。因此，超导航空电驱动力系统应运而生，成为解决大功率航空电推进系统已有问题的很有前景的方案。

超导电机发展与特点分析

自1976年美国应用超导大会上首次提出机载超导电机以来，超导电机已经发展出低温超导电机与高温超导电机等不同超导材料的类型，以及半超导电机和全超导电机等不同结构的类型。……