TE Connectivity提供满足高功率和高电压平的电气互连解决方案,助推航空业的进步与绿色变革

2022-04-08 TE Connectivity
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还记得《哈利波特与密室》中的这架会飞的汽车吗?这种陆空两栖的交通神器多年来出现在无数科幻电影中,令许多人心向往之!而今,在航空人的不断探索下,飞行汽车已从科幻走进现实!比如近年来被广泛热议的eVTOL(又名电动垂直起降飞行器),凭借其可垂直起降性能、噪音低、零排放等特点,被认为是未来电动飞机及城市空中交通的发展方向。


然而,当我们畅想未来电动飞行汽车在城市任意穿梭的场景时,我们也必须认识到eVTOL从科幻走向现实还面临着多重挑战。而TE connectivity(以下简称“TE”)作为一家全球行业技术企业,多年来不断创新,致力于以更加高效、轻量、安全的产品组合应对eVTOL飞行器在电气连接方面的挑战。


挑战一:eVTOL续航里程取决于电池能量密度,但电池太大又会增加最大起飞重量?

解题思路:为飞机减重是关键!


对于依靠电动机提供动力的eVTOL而言,想要保证其长时间飞行,需要大量的电力支持,也就是说,这需要电池拥有足够的能量密度。然而,目前的电池技术尚未能取得革命性突破,往往需要通过做大电池来增加续航能力。但这一方法在电动飞行器上似乎存在弊端,甚至有可能陷入死循环:做大电池无疑意味着整个eVTOL的重量也会增加,从而会增加飞机的最大起飞重量,而这往往就需要更加大的能量来支撑飞机起飞离地。由此可见,重量对于整个飞行器设计有着牵一发而动全身的作用,想要eVTOL正常起飞运行,减重是一项重要课题。


相较于现在的民用航空飞机,eVTOL的供电线路虽然重量更轻,但电子元件的重量却占据eVTOL非乘客、非结构系统重量的27%-68%1。因此,减轻重量可以从为电子元件“瘦身”开始。TE多年来致力于生产高质量、小体积、轻重量的电子产品,以推动飞机尺寸、重量和功率(SWaP)的最优化。


比如,TE Connectivity研发出小型模块化机架原理MiniMRP),该方案能够有效将航空电子设备以较小、较轻的封装结构分布在飞机中,可节省高达40%的航空电子设备封装空间,并减轻60%的重量2。此外,TE不断开发复合材料壳体及复合材料的连接器,尽可能降低电子元件的重量,如TE的KILOVAC系列高压接触器CAP120的重量仅有0.14千克,但却具有150A/600VDC的负载能力3。


挑战二:高网络运行电压如何应对?如何满足机上互娱需求?

解题思路:选择高性能、能承受极端电压的连接器件是重点!


eVTOL在起飞和降落时需要高电压电动机驱动,这就对用于电力推进系统、电池充电管理、乘客舒适加热和其他辅助功能的继电器和接触器提出了更高的要求。据统计,传统飞机的电气系统采用115VAC/400Hz和直流270伏特,一般限制在230VAC的高压功率要求。而在eVTOL飞机中,在垂直起飞和悬停期间需要使用无刷直流800伏特电动机提供每分钟2,300转到20,000转的风扇转速来获得升力4。


为此,TE Connectivity不断探索高电压和高功率解决方案,比如其KILOVAC系列高压接触器CAP200,额定电流达500安倍,额定电压达直流12至900伏特5,可满足峰值负载能力、操作温度、线圈效率、短路保护、分断能力和强大冲击、振动性能等需求。

此外,TE还提供互联技术,以满足机上互娱系统低电压/高带宽的设计需求。目前,TE已经拥有10G+通讯速率的高速数据线缆,同时还计划以光纤代替传统的铜缆线,使得传输速率能大幅提升至200G,同时还能在严苛环境下保持信号不失真6。



挑战三:高空管理高电压容易出现局部放电现象?频繁垂直起降易磨损?

解题思路:选择可经受严苛环境考验的电子元件更放心!


通常,在空中管理高电压比在地面上更加复杂,因为高压会使周围的空气电离而变得导电,从而产生电晕放电而造成电力损失,严重时可能引发火灾。因此,选择具有适合高压条件的介电性能材料至关重要。例如,TE Connectivity的Raychem线束热缩管,能在严苛的环境中为电气连接系统提供长期保护;KILOVAC系列接触器产品CAP200和CAP120不仅可满足高电压接断需求,而且密封性强,能在严苛或易爆环境下运行。


此外,选用耐用性强的电子元件也是确保eVTOL安全飞行的重要因素。相比传统飞机,eVTOL的起飞和着陆的次数较为频繁。这就要求eVTOL内部连接系统必须可靠,能够承受更频繁的着陆和起飞带来的振动和冲击。TE Connectivity选用高性能、耐用性强的连接器材料,能够减少零部件摩擦和材料磨损,如KILOVAC 系列产品就具有出色的抗冲击和振动性能。


我们相信,科技创新是克服挑战、助力城市空中交通起飞的关键!未来,泰科电子将利用自身在设计、定制、制造、实施连接飞机线路上的电子组件方面的专业知识及优势,以更可靠、更轻量、更优化的连接技术,提供满足高功率和高电压平的电气互连解决方案,携手业内合作伙伴促进城市空中交通的发展,助推航空业的进步与绿色变革。

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本文由翊翊所思转载自TE Connectivity,原文标题为:eVTOL来袭!电动飞行的蓝海,我们正蓄势启航,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

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