2024年度國外航空混合電推進技術進展

2024年，航空混合電推進技術在環保需求與技術進步的推動下取得顯著進展，為航空業綠色變革進一步奠定基礎。

2024年，在全球環保意識日益增強以及航空業對可持續發展需求的強力推動下，航空混合電推進技術取得了令人矚目的進展，已然成為引領航空業邁向綠色未來的核心驅動力。這一年，全球航空混合電推進技術在多個方面取得顯著進展。美國GE航空航天公司、雷神技術公司以及初創公司VerdeGo航空等在技術研發、系統集成和產品應用拓展上成果豐碩；歐洲賽峰集團以及初創公司HeartAerospace在關鍵組件研發和混合構型方面不斷突破，行業整體向前發展；俄羅斯中央航空發動機研究院和聯合發動機集團在技術研發上持續發力；日本的石川島播磨重工和本田公司也分別在飛機電氣化和eVTOL領域邁出重要步伐。這些成果，無疑為航空業的綠色變革進一步筑牢了基礎。

美國協調發展技術創新與多元應用

電機提供輔助電驅動力，反饋至動力系統，從而有效降低燃料消耗。在項目推進過程中，HyTEC動力提取驗證機的電動機/發電機和電子設備的初始部件級試驗已順利完成，系統試驗在俄亥俄州代頓市的GE航空航天公司EPISCenter有序開展。此外，在添加混電組件前，Passport發動機的基準試驗也在GE位于俄亥俄州的Peebles試驗設施中圓滿完成。目前，混電組件和基準發動機試驗的結果正用于評估和更新模型，為后續地面試驗做充分準備。目前，NASA與GE航空航天公司已簽訂HyTEC項目第二階段合同，基于第一階段在高壓壓氣機、高壓渦輪以及燃燒室先進空氣動力學研究的基礎上，GE航空航天公司將在未來10年持續推進混合電動驗證機的技術研究。按照計劃，NASA將于2028

GE航空航天公司

GE航空航天公司與美國國家航空航天局（NASA）合作的混合電動發動機取得新進展。2024年9月，NASA展示了與GE航空航天公司合作開發的混合熱效率核心機（HyTEC）項目概念，該項自致力于為下一代商用飛機打造先進的推進系統。該發動機創新性地將電動機/發電機嵌入大涵道比渦扇發動機（Passport發動機），由省油的小型核心機驅動整體運轉，并借助電動/發年進行該發動機的演示驗證，并預計在2030一2040年間實現其實際應用。

GE航空航天公司為美國陸軍測試混合動力渦軸發動機。2024年11月，GE航空航天公司成功驗證了混合動力渦軸發動機推進系統的實驗性概念設計。該項目由美國陸軍研究實驗室（ARL）資助，合同名為“應用研究協作系統渦軸發動機電氣化項目”（ARC-STEP）。GE航空航天公司將CT7渦軸發動機與內部開發的1MW電氣化動力裝置相結合，深入研究適用于未來陸軍航空飛行器推進和軍用電氣化地面戰車的技術。該項工作通過對兆瓦級電氣化動力裝置的研究、開發、測試和評估，不僅進一步明確和優化了相關技術，還深入探究了混合動力推進對各類平臺效率和有效性的影響。這一項目豐富了GEGE航空航天公司與NASA合作研發的混合電動驗證機。

GE航空航天公司測試混合動力渦軸發動機。

雷神技術公司研發的可持續注水渦扇混合電力發動機驗證機。

航空航天公司在混合動力推進領域的實踐經驗，與此前參與的西科斯基公司混電實驗（HEX）項目和NASA電氣化動力傳動系統飛行驗證（EPFD）項目相互補充，共同推動GE航空航天公司在兆瓦級綜合混合動力傳動系統技術上不斷成熟，為未來軍事和民用航空領域的混合動力應用提供了有力支撐。

雷神技術公司

雷神技術公司在歐盟清潔航空計劃支持下開展的可持續注水渦扇混合電力發動機（SWITCH）項目取得重要成果。2024年7月，SWITCH項目下混合電推進齒輪傳動風扇發動機驗證機通過初步設計評審，這一里程碑事件充分展示了混合電推進技術提升下一代飛機推進系統性能和效率的潛力。SWITCH項目以普惠公司齒輪傳動風扇發動機（GTF）為基礎，內嵌2臺雷神技術旗下柯林斯宇航公司的兆瓦級電動發電機，并配備電機控制器、高壓線路和電池。為確保項目順利推進，柯林斯宇航完成了固態電源控制器和配電盤組件的原型產品開發。柯林斯宇航將固態電源控制器和配電盤這兩個兆瓦級配電組件成功集成至普惠公司的GTF發動機中，該組件能夠有效地處理更高電力負荷，在巡航飛行時可安全管理整個SWITCH混合電力架構的高壓電，是項目第一階段末期地面測試驗證機的關鍵組件。完成設計和生產后，該組件已運往伊利諾伊州羅克福德的先進電力系統實驗室進行系統集成測試，為后續全尺寸GTF發動機驗證機的裝配和試驗奠定了堅實基礎。

混合電推進技術演示驗證機取得重要進展。雷神技術公司正在研發的混合電推進技術演示驗證機也取得了重要進展。2024年7月，該驗證機成功驗證了渦輪發動機、發電機、電池系統和推進器的協同運行，并借助高壓電網實現了各組件間的能量轉移。在測試過程中，電池系統成功啟動渦輪發動機，渦輪發動機驅動發電機為電池充電，之后電池系統驅動推進電機運行，整個過程展示了系統的高效能量轉換和管理能力。該演示驗證機采用專為航空航天應用設計的800V電氣架構，也被稱作“可擴展渦輪-電動動力總成技術”（STEP-Tech），旨在為100＼～500kW級的未來分布式推進概念提供動力，并具備將系統功率提升至1MW以上的潛力。這一技術概念具有廣泛的應用前景，可適用于一系列下一代飛行平臺，包括先進空中交通飛行器、高速電動垂直起降飛行器和飛翼布局飛機等。為更好地推進混電推進系統驗證機的試驗工作，雷神技術旗下的加普惠公司在2024年開發出一種先進的移動充電裝置（MCU）。該裝置能夠為大功率電池充電，電壓高達1500V，與業界正在推進的高壓電力應用的兆瓦級充電系統標準兼容。MCU充電功率高達280kW，具有雙向功能，既能為電池充電，也能將電池未使用的電力回收到電網，有效提高了能源利用效率，為混電系統的發展提供了重要支持。

雷神技術旗下加普惠公司與Maeve航空公司合作開發混合動力，共同設計80座混合動力支線飛機M80。這款飛機旨在以相當的速度和高度巡航時，相較于支線噴氣式飛機競爭對手，減少高達 40% 的油耗和排放。在項目設計階段，加普惠公司的參與有助于驗證和優化飛機及混合電力推進系統的設計。M80支線飛機采用全新機身、后掠上單翼和新開發的渦輪螺旋槳發動機，在起飛和爬升階段由電池提供輔助動力。這種混合動力推進架構與更高效的氣動設計相結合，預計可顯著降低巡航時的燃油消耗，與預計取代的目標飛機相比可減少約 40% 。旅行成本比同等尺寸的支線飛機低 25% ，座英里成本比目前的渦槳飛機低 20% 。M80設計之初就計劃申請 100% 可持續航空燃料（SAF）認證，目標是在2026年之前完成初步設計審查，2026年開始工業化生產，2028年底完成首飛，2030一2031年投入使用。

VerdeGo航空公司

VerdeGo公司展示185kW活塞混合動力系統。2024年10月，VerdeGo航空公司在英國范堡羅航展上首次展示了其全尺寸的VH-3動力裝置。美國空軍向VerdeGo公司授予了一份190萬美元的戰術資金增加（TACFI）合同，用于生產和測試首個VH-3混電活塞式發動機的量產型原型機。VH-3是一款基于SMAEnginesSR305柴油活塞式航

雷神技術公司混電飛行驗證機STEP-Tech。

空發動機開發的混電發動機，連續輸出功率為185kW，專為eVTOL等城市空中交通（UAM）應用設計。VerdeGo公司制定了全面的部件改進計劃，涵蓋電機、換熱器和冷卻系統等關鍵部分，并按照合同要求進行集中測試，以驗證動力系統的性能、效率和耐久性。2024年6月，VerdeGo航空公司針對4種采用VH-3動力裝置的電動飛機進行概念設計研究。研究結果顯示，配裝雙VH-3動力裝置（融合電池組和混合電力系統）的垂直起降飛機，結合獨特的機翼設計，與具有相似功能的直升機相比，可將燃油消耗量減少約 60% （或使航程增加 60% ）。目前，該公司正在進行全尺寸發動機的地面測試，部分VH-3已配裝至客戶飛機上，預計2025年初完成首飛測試，這將為eVTOL在城市空中交通領域的應用提供有力的技術支持。

VerdeGo公司發布革命性400kW混合電推進系統。2024年，VerdeGo公司還獲得了美國空軍AFWerx創新部門一份價值124萬美元的小型企業創新研究（SBIR）合同，用于加速VH-4T混合電推進系統的開發。2024年7月，該公司在范堡羅航展上推出了這款革命性400KW的VH-4T混合電推進裝置。VH-4T基于PW200渦輪軸發動機開發，繼185kW的VH-3之后，進一步提升了

16|無人機2025No.4/總第129期高性能電動飛機和無人機的任務能力，使其具備更遠的航程、更大的載荷和更高的速度。VH-4T動力裝置集成了飛機發動機、發電機、電力電子、熱管理系統、控制系統及其他必要子系統，并將遵循VH-3系統的認證路徑，按照FAA第33部分的混合電推進特殊條件進行認證。該裝置提供415kW的電力，額定電壓為800V直流電，重量約為 254kg ，適用于大部分電動飛機市場，應用范圍包括混合電推進eVTOL電動垂直起降飛機、長航程貨運無人機以及使用分布式電動推進的高效固定翼飛機等。VerdeGo公司在技術研發的同時，還積極協助客戶在各種飛機類型和任務中集成其混合電

歐洲深耕技術與調整產業格局羅羅電氣

推進裝置，推動混合電推進技術在航空領域的廣泛應用。

羅羅電氣公司首次成功運轉通勤飛機用320kW電動機。2024年4月，待售的羅羅電氣公司在通勤飛機用電動推進技術方面取得階段性成果，首次成功運轉了為通勤飛機市場研發的320kW直驅電動機。該電動機驗證機的被動測試在位于挪威特隆赫姆的工廠進行，測試結果證明了其基本的機械和電氣功能。這款驗證機原本計劃用于意大利泰克南飛機公司的P2012雙發輕型支線飛機的全電動版本P-Volt，其渦輪發電機的開發工作在羅羅公司位于德國達勒維茨的工廠進行，目標功率范圍為600＼～1200kW，儲能方面的工作則主要在英國沃里克開展。然而，2024年9月，羅羅公司未能為其電推進業務找到買家，決定關閉旗下的羅羅電推進部門，重新聚焦傳統渦扇發動機業務領域。這一決策反映了航空混合電推進技術商業化過程中的復雜性和挑戰性，盡管羅羅電氣在技術研發上取得了一定進展，但在市場拓展和業務運營方面可能面臨諸多困難。

賽峰集團

賽峰集團推出新一代純電和混動

VerdeGo185kW活塞混合動力系統。

飛機用高功率電氣線束系列。2024年4月，賽峰電力宣布推出高功率電氣線束系列產品GENeUSCONNECT，進一步完善了專用于新一代全電和混合動力飛機的電氣系統的產品組合，該系列包括ENGINeUS電動機、GENeUS電動機/發電機、GENeUSGRID電網配電和GENeUSPACK電池組。這些高功率線束適用于高達800V直流電壓，具備出色的性能，能承受高海拔地區的局部放電現象。盡管線束尺寸與目前傳統飛機上的電線大小相當，但可以承受兩倍的功率水平。得益于新工藝和適配的絕緣材料，這些線束能夠滿足新型全電和混合動力推進系統在高溫、劇烈振動和強集成約束等惡劣環境中的嚴格需求。GENeUSCONNECT不僅是一項技術產品，還附帶一系列服務，涵蓋整個電氣線束，包括連接器、電纜、組件以及防電弧和電磁輻射的被動保護。憑借多年在高功率技術研發方面的持續投入，賽峰已成為該領域的領先企業，其高功率線束系列基于確保人員和系統安全保護、保證設備在整個使用壽命期間的可靠性以及優化飛機布線集成這三個基本支柱，為飛機制造商提供完全適配其未來 100% 電動和混合動力平臺需求的技術，有力推動了航空混合電推進技術的產業應用。

HeartAerospace公司

Heart公司展示全新的ES-30混合動力推進系統。2024年5月，Heart航空航天公司宣布了一種全新設計的混合動力推進系統，并對其計劃中的30座ES-30支線客機的相關設計進行了系列改進。該公司的“獨立混合動力推進系統”具有獨特的設計特點，機翼外側配備一臺渦輪螺旋槳發動機，電動機系統則安置在機翼內側，這一設計變化使得之前預設的機翼支撐結構得以取消。此前的ES-30設計為全電池驅動，配備基于雙渦輪發電機的可再生能源混合儲備系統，使用可持續航空燃料，機身下方設有容納大型電池組的整流罩，同時采用支撐機翼以降低阻力。新的混合動力推進系統使ES-30在僅依靠電動推進時可飛行約 200km ，當啟用混合動力系統時，續航里程可提升至804km ，大致與先前版本的性能相當。目前，HeartAerospace公司正在進行全尺寸驗證機地面試驗，預計將于2025年第2季度進行飛行試驗。這一創新設計為支線客機的動力系統提供了新的思路，有望在未來支線航空市場中占據一席之地。

俄羅斯持續發展本土技術

中央航空發動機研究院中央航空發動機研究院（CIAM）

在研新型混合動力裝置功率倍增。2024年，俄羅斯中央航空發動機研究院在為80＼～100座支線飛機研制混合動力裝置方面取得重要進展。該混合動力裝置采用液氫作為冷卻劑，電機功率增大近三倍。此前，CIAM已在32座的雅克-40飛機上完成了該混合動力裝置的飛行測試，測試結果證實其有效提高了飛機的經濟性并減少了排放。CIAM院長表示，下一階段將致力于研制1.5＼～2MW大功率混合動力裝置。這些工作的順利推進將有助于提升80＼～100座飛機混合動力裝置的制造技術，為2030一2035年間可能出現的19座飛機和2040年前可能出現的支線飛機提供堅實的動力保障。截至目前，CIAM已積極開展有關液氫動力裝置燃料系統的研究工作，已形成總體技術框架，并成功加工出一臺300L的液氫燃料箱樣件，為后續深入研究和技術應用奠定了基礎。

聯合發動機集團

聯合發動機集團（UEC）推出新型混合電推進系統。2024年7月，俄羅斯聯合發動機集團在葉卡捷琳堡舉行的Innoprom國際工業展期間展示了一款開放式架構的500kW混合電推進系統。該公司期望借助這種開放式架構將系統動力提升到1.5MW，以滿足不同類型飛行器的動力需求。這款新型混合電推進系統以VK-650V發動機為基礎進行研

IHI兆瓦級發動機嵌入式電機原型機。

18|無人機2025No.4/總第129期發，其開放式架構的優勢在于可靈活組裝高容量發動機，使其能夠廣泛應用于空中出租車以及垂直和短距起降飛機等新興航空領域。UEC表示，目前正在項目框架內積極開發各種電推進裝置、動力裝置和電池。同時，專家團隊也在全力為混合電推進系統制定完善的認證框架，以確保技術的安全性和可靠性。值得一提的是，目前已通過測試證實了混合電推進系統驗證機所有系統和單元的可靠聯合運行，這為該技術的進一步發展和實際應用提供了有力支撐。從性能指標來看，混合推進系統的燃油效率明顯高于傳統推進系統，研發人員的計算表明，在最佳工作狀態下，混合推進系統的發動機壽命可延長 20%-30% ，這將有效降低運營成本，提高航空運輸的經濟效益。

日本積極布局電氣化與混合動力技術

石川島播磨重工

石川島播磨重工（IHI）獲日本綠色創新基金支持加速飛機電氣化。2024年4月，IHI宣布其“電力控制和熱能與空氣管理系統技術開發計劃”獲得日本“新能源和工業技術發展組織”（NEDO）的綠色創新基金支持，該基金將用于下一代飛機開發項目。IHI計劃利用這筆資金開發兆瓦級發電機和全球最強的飛機電動渦輪增壓機等飛機電氣化核心技術。通過這些核心技術，IHI將構建一個能量控制系統，將混合電推進系統與采用飛機空調系統的熱空氣管理系統進行集成，從而建立一種比傳統飛機燃料消耗更低的機身系統概念。這一計劃為期約7年，直至2031年3月結束。在全球致力于實現碳中和目標的大背景下，IHI的這一舉措具有重要意義。通過該計劃，IHI將加大其獨特的輕量化技術開發力度，涵蓋飛機電氣化、應用氫燃料以及開發和商業化合成燃料等多個方面。IHI有望在推進既環保又經濟的碳中和飛機發展進程中發揮關鍵作用，為日本航空業的可持本田傾轉旋翼電動垂直起降飛行器原型機。

續發展提供有力技術支持。

本田公司

日本本田獲FAA批準試飛混動垂直起降飛機。2024年11月，本田公司的傾轉旋翼eVTOL原型機獲得FAA飛行測試許可，這標志著本田正式進軍eVTOL領域。該eVTOL配備獨特的混合動力裝置，航程可達400km，采用8個垂直起降螺旋槳和兩個后置推進螺旋槳，分別負責起飛和巡航功能，這種設計有效降低了飛行器運行時的噪聲。本田還將一級方程式（F1）賽車技術融入eVTOL研發中，例如超高轉速發電機和氣動分析技術，旨在進一步提升飛行器的靜音程度和推進效率，優化其在低速和復雜氣流下的控制性能。此外，本田計劃通過與多方合作，構建包括基礎設施、空中交通管理和預訂系統在內的完整出行生態，實現VTOL與汽車、公共交通的有效接駁，支持多模式出行。此次FAA許可使得本田能夠在2026年10月前對縮比驗證機進行一系列飛行演示，這不僅有助于本田進一步優化其eVTOL技術，還將推動低噪聲、混合動力技術在航空業的廣泛應用，為未來城市短途通勤、貨運物流及緊急運輸提供創新解決方案。