中国储能网讯：[据SAE网站2014年4月7日报道]一般的涡轮发电分布式推进（TeDP，Turboelectric Distributed Propulsion）系统架构主要由位于机翼内部的8台风扇/电动机组件构成，这些组件由一个涡轮轴发动机/发电机组供电。这里假设涡轮轴发动机不为其自身提供推力，而仅是带动发电机产生电能。电流在机翼内通过汇流条到达每个电机/风扇组件和机载子系统。

TeDP系统是一种动力总成，它仅通过一台涡轮轴发动机带动发电机为所有电动机供电，进而驱动多个分布在机翼上、下或内部的风扇。

实验系统航宇公司（Empirical Systems Aerospace, Inc.，ESAero）自2003年成立以来，一直致力于将TeDP应用在有人和无人飞行器上的研究。ESAero在研究中提出一种分布式推进系统架构，并利用仿真设计工具来估计采用这种分布式推进系统的飞行器的性能，得到了包括推进组件、电池容量、以及系统性能在内的详细信息。ESAero还确定了在未来工作中可能需要开发的工具。

最近ESAero完成了NASA的“环境负责航空项目”，它是“综合系统研究计划”的一部分。同时，这个项目也为飞机制造商和两所大学的在研课题提供了替代方案。

解耦的能源管理

2011年NASA赞助的TeDP研讨会的参会人员一致认为：TeDP应该将解耦的能量管理（decoupled energy management，DEM）概念作为实现混合动力电推进的关键。DEM的主要好处是为飞机的配置和操纵带来了更多的选择。

将燃气发电机与推力产生装置解耦可以带来一系列提高飞机性能和效率的好处。传统涡扇发动机的风扇和燃气发动机在设计上使用机械连接，这样就迫使风扇、高低压压缩机和涡轮等所有组件均运行在各自的峰值工作点。而采用电气系统代替机械连接和轴之后，各个组件之间将不再相互约束，特别是各组件的转速可以分开调节，从而使优化了整个系统的设计。

解耦的能源管理除了可以减少组件重量和燃油消耗外，还有以下优点：

在故障模式或下调燃气发电机功率的工况下，可使用辅助能源（电池、超级电容、燃料电池）

在没有采用超大直径风扇的情况下，有效提高了涵道比

更优的全航段能量控制

尽管采用DEM方案会带来传动损失和推进系统整体重量增加等不利因素，但其提高了推进效率。提高推进效率的前提是要改进传统技术，否则，从支线任务的角度看，效率的提高不足以抵消重量增加带来的弊端。如果要求TeDP方案具有显著的经济性，那么在起飞总重量一定的前提下，节省的燃油要远高于推进系统重量增加所带来的负担。

传统的电气元件尺寸

目前还没有大型商用客机采用电力推进，因此在电动机、发电机和控制器的设计工作完成之前，很难估计其性能和重量。随着混合动力系统研究的全面开展，为了满足现代飞机概念设计和初步设计的需求，应该用几年的时间建立飞机标准组件数据库。

尽管可以利用现成的电气元件来估计新元件的外形尺寸和进行性能曲线的外推，但采用这种方法的潜在缺陷是新型客机组件的功率需求将远大于货架组件。

ESAero建立了包括近100台先进电机的数据库，其中功率最大的一台可提供高达885马力的强劲功率，其重量约为7300磅。而军民两用的需求为：1500-2000马力的电动机，10000-16000马力的发电机。如果没有基于现有组件的电机设计工作，外推电动机和发电机的尺寸将可能存在较大误差。

总结和结论

目前应当从多个方面开展预先研究工作，这些领域包括低温冷却、超导技术、先进电机和组件等。尽管TeDP在改善任务的性能和效率及综合等方面表现出了其独特优势，但其所需的高性能电机、以及不断增加的推进系统重量为TeDP的未来可行性蒙上了一层阴影。随着电气元件在技术上的改进以及在支线飞机上的应用，航空工业也应在科学研究和工具开发上投入更多的时间，从而为混合动力运输机的分析提供帮助。（中国航空工业发展研究中心 黄铁山）