氢燃料电池为电动垂直升降飞行器提供动力

王楠/唐山骏楠贸易有限公司，河北省 唐山市 063000

氢燃料电池能够节约能源、实现零排放，并且简化飞机设计从而实现制造和运营低成本。氢燃料电池将成为未来电动垂直升降飞行器的主要动力方式之一。

一家美国初创公司正准备推出一种全尺寸、五座电动垂直升降飞行器，该飞机的动力不是由普通电池或混合动力推进提供，而是氢燃料电池。开发人员表示，开发完毕后的飞行器可以飞行3h，航程可达300km，不仅仅用于市内短途空中出租车，还可以在不同城市间飞行。

总部在马萨诸塞州的Alaka 'i技术公司总裁兼联合创始人布莱恩·莫里森表示，美国联邦航空管理局对Skai的认证已经进行了10个月。该公司成立于2015年，目标是在2020年获得美国联邦航空管理局第21项17b条款的认证，投入生产的资金是由一个独立投资者提供的。”

Skai是一架多旋翼直升机，它设计简单且生产成本低，机舱上方的手臂上安装六个马达和推进器。“没有螺旋桨，没有机翼，没有可移动的表面，” 布莱恩·莫里森解释说，“我们设计它是为了实现飞行汽车规模的生产。”

这架4000lb重的飞行器有三个燃料电池，使用储存在双壁罐内的100 psi液态氢，总共可产生450hp的动力。“维持飞行只需要两个燃料电池，” 布莱恩·莫里森说。6个电机和控制器中的5个可供Skai飞行，剩下的一个用于三重自动驾驶。

图1 美国国防部预研局(DARPA)文件中TBG 项目滑翔弹头的想象图(图片来源：DARPA)

图2 全尺寸原型机有三个液氢燃料电池，为六个发动机和螺旋桨提供动力。(图片来源：Alaka’i Technologies)

Alaka 'i使用新一代燃料电池，比其他汽车部件更轻，功率输出更大。布莱恩·莫里森说，不需要电池来处理瞬态载荷，燃料电池为飞行控制提供峰值动力，也为推力提供持续动力。

有两种氢罐容量可供选择:200L和400L。大容量的氢罐只有36lb重，飞行器可携带1000lb有效载荷长达4h。布莱恩·莫里森说“这是锂离子电池的一个重大进步。”并补充到，最初Alaka 'i会提供地面机动加油能力，但现在正与氢生产商合作，来建立一个加油基础设施。

与宝马Designworks设计公司合作设计，Skai可搭载一名飞行员和四名乘客。布莱恩·莫里森说:“如果设计得当该飞行器可以拥有完全自主能力。”Alaka 'i公司正在开发自己的自动驾驶仪和光传操控技术，来与发动机控制器相连接。

“这家初创公司在研究并淘汰了数千块锂离子电池后，选择了燃料电池。”布莱恩·莫里森说并举例，氢的能量密度为147MJ/kg，而电池的能量密度为0.6MJ/kg。“我们生产的是一种零污染的清洁飞行器。”氢燃料电池只释放水蒸气。

与大多数电动垂直升降开发者相比，Alaka 'i公司致力于开发一种不同的操作模式。首席执行官史蒂夫·汉维创建了空中出租车运营商SATSair，该公司是由美国宇航局的小型飞机运输系统(SATS)项目发展而来的。Alaka 'i董事会成员布鲁斯·霍尔姆斯在SATS项目中发挥了关键作用，并为DayJet公司工作，该公司使用Eclipse超轻型飞机提供按需运输。

Skai的目标不是15～30min的城市航班，而是更长的城际旅行，由SATSair公司Cirrus SR22飞机提供。Alakai 'i不仅计划制造飞机，还计划建立和运营空中出租车业务。“我们已经有了一个类似于Lyft和Uber的应用”，史蒂夫·汉维说。“我们已经做了很多调查工作。”

2008年经济危机期间，SATSair和DayJet公司相继关闭，布鲁斯·霍尔姆斯说，但是如今不同了，乘客和飞机之间的连接成为了可能。Alaka 'i公司还致力于飞机运营成本的模式转型。史蒂夫·汉维表示:“Skai的成本将是空客AS350直升机客运里程成本的八分之一。”

“我们的飞机很简单，制造成本非常低，只需要购买少量的燃料，并且不需要维护成本，”史蒂夫·汉维补充说，“90%以上的燃料电池在使用寿命结束时可以回收利用。”

随着原型机首次飞行的临近，Alaka 'i公司计划在5～6个月内试飞第一架得到认证的飞机。布莱恩·莫里森说:“我们有这样一个简单的架构，期望在没有意外需求的条件下，飞机将在明年进行认证。”