航空业的环保电力系统

对化石燃料消耗、空气污染和不断上升的二氧化碳 (CO 2 ) 排放对环境影响的担忧不断升级，推动了全球对纯电动汽车 (EV) 和混合动力电动汽车 (HEV) 的需求。这反映出人们认识到电力对于限制汽车运输的碳足迹至关重要。

航空业正在经历类似的演变，分析电动航空的成本和性能优势，从而显着扩大市场。如果可以降低航空旅行基础设施成本，则将航空旅行扩展到服务不足和偏远地区变得更加可行。随着越来越多的支线机场和连接点提供无处不在的短途“空中出租车”服务，航空运输的未来将与今天截然不同。

Ampaire (Hawthorne, California) 致力于通过开发更环保、成本更低和更安静的电动飞机，让更多人和更多机场的乘客更容易乘坐飞机。

Ampaire 的目标是通过零尾气排放的全电动飞机实现燃油成本降低 90%、维护成本降低 50% 以及起飞和着陆过程中的噪音降低 66%（与传统内燃机驱动的飞机相比） .

Ampaire 估计，仅在美国，改用电力推进就可以将可行的航空公司目的地数量从 500 个机场扩大到 5,000 个机场的 10 倍，并且可以在全球范围内实现类似的扩张。生活在偏远地区的人们将更容易获得支线航空运输，而由于高昂的运营成本而难以实现盈利的支线航空公司将处于有利地位，可以蓬勃发展。

为航空旅行提供更环保、更清洁的能源

目前处于原型设计阶段，Ampaire 开发了双动力装置架构，以在初始试飞场景中实现冗余，用于评估和开发根据有效载荷、巡航速度和飞行在燃料和电力源之间分配动力和推进负载的技术-路径需要。

目前的 Ampaire 原型机——改装的 Cessna 337 Skymaster——在飞机后部配备了标准的内燃机驱动螺旋桨，在前部配备了电动螺旋桨，包括直列式并联混合动力架构。飞行中的动力可以在两个推进系统之间动态共享，以优化速度、功率、燃料消耗和噪音。

在未来的发展阶段，预计在起飞和爬升过程中将主要使用内燃机，而在巡航过程中，电动发动机将作为主要的推进机构。随着时间的推移，正在进行的工程创新有望产生一种全电动飞机，提供不依赖汽油或 CO 2排放的短途航空运输。并行创新将有助于减少电池和电力存储技术的尺寸和重量，以确保更高的电力效率和更远距离的飞行。

快速原型制作必不可少的高密度电源组件解决方案

Ampaire 原型机的供电系统包括一个高压电池组，其电源电压范围为 500 至 738 V。典型的航空电子控制和监控系统采用 28 V 电源供电，因此 DC/DC 转换器解决方案能够需要在宽输入范围内工作并严格调节至 28V 输出。高压电池需要隔离，负载参数需要高达 500 W 的额定功率。Ampaire 设计团队还要求该解决方案尺寸紧凑、效率高、热管理解决方案简单、原型设计快速，并且在短时间内完成生产。设计团队也不想为电源转换器设计或使用电路板。

根据这些设计要求，Vicor 工程团队建议分两个阶段完成功率转换和调节，以优化效率和功率密度并简化热管理。Vicor 的模块化供电解决方案简化了航空航天设计并缩短了上市时间。在第一阶段，固定比率总线转换器 (BCM) 隔离和下转换电池的高电源电压，在第二阶段，低压 DC/DC 转换器 (DCM) 将总线转换器的输出调节到28 V。鉴于 500 W 的功率水平和 Ampaire 团队不使用电路板安装的强烈愿望，因此选择了机箱安装和热敏 VIA 封装。VIA 封装包含滤波、过压和热保护，以及 PMBus 控制接口，以简化整个电源系统命令。这种模块化方法确保了这种高度集成的解决方案的快速原型设计和短时间生产。

第一级选择了超高压 (UHV) BCM4414 VIA，并与配套的 DCM3414 VIA 结合用于第二级。两个设备都位于一个紧凑的压铸铝子系统外壳中，并安装在机箱上并热粘合到外壳上，以实现被动冷却并防止航空航天应用固有的显着冲击/振动。BCM 和 DCM 组件可实现快速简单的并行功能，这将帮助 Ampaire 设计人员在未来的飞机中扩展到更高的功率水平。

超高压BCM4414

一种可扩展并满足严格航空要求的模块化方法

与笨重的传统“银盒”电源相比，Vicor 模块化解决方案的整体模块化和可扩展性使 Ampaire 工程师能够获得关键的设计优势。这些电源技术优势与提供军用和航空航天级质量和可靠性的 Vicor 久经考验的传统相得益彰。在高度监管的航空技术领域，这有助于简化验证和认证周期。随着 Ampaire 从其当前改进的混合动力总成架构过渡到全电动推进系统，这种易于组件认证将被证明是一项巨大的资产。

电动飞行的未来

Ampaire 是电动航空市场的领导者之一，可以驾驶展示商业可行性的飞机。其原型机计划由总部位于夏威夷的 Mokulele 航空公司进行测试，该航空公司希望使用下一代商业生产的 Ampaire 飞机在夏威夷群岛进行短途飞行。未来的 Ampaire 生产型飞机预计可搭载 9 至 19 名乘客，并在从檀香山到卡胡鲁伊的 90 英里范围内飞行。

Vicor 高密度 BCM VIA 和 DCM VIA 转换器帮助 Ampaire 实现了高效的航空级电源链，旨在实现更环保的航空旅行和运输的新时代。随着 Ampaire 准备起飞，整个航空业都在密切关注，焦急地期待着它的崛起。

审核编辑 黄昊宇