Helix，一家位於英國的電動馬達專家，最近發佈了一份新藍圖，旨在將短途航班的燃料消耗降低多達 90%。
在其最新的白皮書《航空的新架構》中，該公司提出了一個三步驟的設計方案，針對區域和私人飛機使用現有技術進行重新設計。
該系統結合了混合電動配置、輕量高密度馬達及導管式風扇推進，將每次飛行的燃料消耗降低至 23.8 公斤。
該架構針對 250 海浬（約 463 公里）以內的航班，這些航班占全球航空交通的四分之一，提供了一條降低排放和提高效率的即時途徑。
燃料效率的未來
燃料佔航空公司運營成本的近 30%，對於短途航線的運營商影響更為明顯。隨著法規推動行業使用可持續航空燃料（SAFs），預計這些燃料將在長期內保持高於傳統燃料的價格，未來幾年這些成本將顯著上升。
短途航班（少於 270 海浬）占全球航空交通的 26% 以上，這是一個快速增長的市場，預計到 2035 年將達到 1,150 億美元（約 HK$ 8,970 億）。然而，這些航線面臨著高固定成本和每公里的燃料消耗。
根據 Helix 的說法，儘管電氣化提供了一條降低排放的有希望的途徑，但完全電動飛機仍受到電池能量密度的限制。一架模擬的 8,500 公斤電動飛機使用商業可用的 205 Wh/kg 電池僅能達到 142.6 海浬的航程。
該公司提出了一個更可行的解決方案：系列混合動力。通過用緊湊型發電機和液體燃料替代部分電池，飛機可在僅用 59.5 公斤燃料的情況下達到 250 海浬的航程，與傳統飛機相比，燃料消耗減少了 74.3%。
這種配置在起飛和降落等關鍵階段實現電動運行，並在巡航期間使用燃料為電池充電。
Helix 表示，這是利用當前技術在成本效益和低排放短途航空方面的一個重大進展。
下一代推進系統
減少動力系統質量是進一步降低混合電動飛機燃料消耗的關鍵。將基線 MagniX650 馬達系統（每個 EPU 重 205 公斤）替換為更輕的 Helix SPX417-200 馬達可實現顯著的節省。
Helix 馬達在僅 90 公斤的情況下提供 568 kW 的持續功率，配合更輕的逆變器配置，整個 EPU 僅重 124 公斤，兩個螺旋槳總共節省了 162 公斤的重量。這一減重使得額外的 36.7 kWh 電池能量成為可能，將燃料消耗從 59.5 公斤降低至 52.9 公斤。
進一步的增益來自於引入齒輪馬達配置，將 EPU 質量減少 222 公斤，並使電池容量增加 45.5 kWh。這將燃料消耗降低至 50.2 公斤，總體減少了 15.7%。
該飛機的燃料消耗僅為傳統飛機的 21.7%。這些動力系統的優化，通過先進的輕量馬達和齒輪系統，顯著提高了飛機的效率，同時保留混合電動推進的優勢。
燃料效率的最終改進來自於切換到導管式風扇推進系統。與開放式螺旋槳不同，導管式風扇將葉片包裹在圓柱形外殼中，減少了尖端損失並提高了靜態推力效率。這一配置使得飛機能夠以 25% 更少的馬達軸功率產生相同的推力。
儘管這增加了 91.2 公斤的艙體質量並略微增加了阻力，將最佳巡航速度從 81 m/s 降低至 77 m/s，但效率提升是顯著的。
當與高密度馬達和齒輪傳動結合時，該系統能夠額外提供 33.2 kWh 的電池能量，顯著降低巡航所需的燃料。這一配置增強了能量轉換，並降低了整體噪音和葉片損壞風險，這對於對聲音敏感的區域機場至關重要。
Helix 宣稱，與基線混合動力相比，燃料消耗下降了 60%，與傳統飛機相比，在 250 海浬的航程上減少了 10.3%，標誌著可持續航空的一次重大進展。
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