氫燃料電池為電動垂直升降飛行器提供動力

王楠/唐山駿楠貿易有限公司，河北省 唐山市 063000

氫燃料電池能夠節約能源、實現零排放，并且簡化飛機設計從而實現制造和運營低成本。氫燃料電池將成為未來電動垂直升降飛行器的主要動力方式之一。

一家美國初創公司正準備推出一種全尺寸、五座電動垂直升降飛行器，該飛機的動力不是由普通電池或混合動力推進提供，而是氫燃料電池。開發人員表示，開發完畢后的飛行器可以飛行3h，航程可達300km，不僅僅用于市內短途空中出租車，還可以在不同城市間飛行。

總部在馬薩諸塞州的Alaka 'i技術公司總裁兼聯合創始人布萊恩·莫里森表示，美國聯邦航空管理局對Skai的認證已經進行了10個月。該公司成立于2015年，目標是在2020年獲得美國聯邦航空管理局第21項17b條款的認證，投入生產的資金是由一個獨立投資者提供的。”

Skai是一架多旋翼直升機，它設計簡單且生產成本低，機艙上方的手臂上安裝六個馬達和推進器。“沒有螺旋槳，沒有機翼，沒有可移動的表面，” 布萊恩·莫里森解釋說，“我們設計它是為了實現飛行汽車規模的生產。”

這架4000lb重的飛行器有三個燃料電池，使用儲存在雙壁罐內的100 psi液態氫，總共可產生450hp的動力。“維持飛行只需要兩個燃料電池，” 布萊恩·莫里森說。6個電機和控制器中的5個可供Skai飛行，剩下的一個用于三重自動駕駛。

圖1 美國國防部預研局(DARPA)文件中TBG 項目滑翔彈頭的想象圖(圖片來源：DARPA)

圖2 全尺寸原型機有三個液氫燃料電池，為六個發動機和螺旋槳提供動力。(圖片來源：Alaka’i Technologies)

Alaka 'i使用新一代燃料電池，比其他汽車部件更輕，功率輸出更大。布萊恩·莫里森說，不需要電池來處理瞬態載荷，燃料電池為飛行控制提供峰值動力，也為推力提供持續動力。

有兩種氫罐容量可供選擇:200L和400L。大容量的氫罐只有36lb重，飛行器可攜帶1000lb有效載荷長達4h。布萊恩·莫里森說“這是鋰離子電池的一個重大進步。”并補充到，最初Alaka 'i會提供地面機動加油能力，但現在正與氫生產商合作，來建立一個加油基礎設施。

與寶馬Designworks設計公司合作設計，Skai可搭載一名飛行員和四名乘客。布萊恩·莫里森說:“如果設計得當該飛行器可以擁有完全自主能力。”Alaka 'i公司正在開發自己的自動駕駛儀和光傳操控技術，來與發動機控制器相連接。

“這家初創公司在研究并淘汰了數千塊鋰離子電池后，選擇了燃料電池。”布萊恩·莫里森說并舉例，氫的能量密度為147MJ/kg，而電池的能量密度為0.6MJ/kg。“我們生產的是一種零污染的清潔飛行器。”氫燃料電池只釋放水蒸氣。

與大多數電動垂直升降開發者相比，Alaka 'i公司致力于開發一種不同的操作模式。首席執行官史蒂夫·漢維創建了空中出租車運營商SATSair，該公司是由美國宇航局的小型飛機運輸系統(SATS)項目發展而來的。Alaka 'i董事會成員布魯斯·霍爾姆斯在SATS項目中發揮了關鍵作用，并為DayJet公司工作，該公司使用Eclipse超輕型飛機提供按需運輸。

Skai的目標不是15～30min的城市航班，而是更長的城際旅行，由SATSair公司Cirrus SR22飛機提供。Alakai 'i不僅計劃制造飛機，還計劃建立和運營空中出租車業務。“我們已經有了一個類似于Lyft和Uber的應用”，史蒂夫·漢維說。“我們已經做了很多調查工作。”

2008年經濟危機期間，SATSair和DayJet公司相繼關閉，布魯斯·霍爾姆斯說，但是如今不同了，乘客和飛機之間的連接成為了可能。Alaka 'i公司還致力于飛機運營成本的模式轉型。史蒂夫·漢維表示:“Skai的成本將是空客AS350直升機客運里程成本的八分之一。”

“我們的飛機很簡單，制造成本非常低，只需要購買少量的燃料，并且不需要維護成本，”史蒂夫·漢維補充說，“90%以上的燃料電池在使用壽命結束時可以回收利用。”

隨著原型機首次飛行的臨近，Alaka 'i公司計劃在5～6個月內試飛第一架得到認證的飛機。布萊恩·莫里森說:“我們有這樣一個簡單的架構，期望在沒有意外需求的條件下，飛機將在明年進行認證。”