MagniX：電推進領域的新星

Eviation公司Alice電動飛機。

MagniX使用賽斯納凱旋飛機實驗台對Magni 250電動機進行地面測試。

超導電動機Magni Alpha。

中國航空報訊：航空電推進領域的競爭正在愈演愈烈。根據著名諮詢公司羅蘭貝格航空和防務諮詢公司去年的一項研究，截至去年8月底全球有超過100個電推進飛機項目，波音、空客等傳統飛機製造商，羅羅、賽峰等傳統發動機企業均在該領域進行了布局。值得注意的是，大量的創業企業也看好這個領域，在電動飛機整機研發，發電機、電動機等關鍵部件研發方面投入了大量資源。其中， 澳大利亞MagniX公司就是電動機領域冉冉升起的一顆新星。

MagniX公司是電推進技術領域的重要公司，旨在通過改變飛機的動力形式從而徹底改變商業航空的發展方式。MagniX擁有一支世界級工程師團隊，成員來自空客、波音、谷歌、GE、利勃海爾、UTC、特斯拉等知名公司，希望共同推動航空推進系統的革命。MagniX公司2015年成立，總部位於澳大利亞，2018年公司決定進軍美國，在美開設全球總部和第二個工程中心。目前，公司總部已從澳大利亞布里斯班遷至華盛頓州大西雅圖地區東部邊緣的雷德蒙市，這裡也是微軟以及任天堂美國公司的所在地。

為了打造電推進動力裝置供應商的領先地位，該公司採取了傳統飛機電氣化改裝和為新型電動飛機供應動力2種發展路線，同時還瞄準超導電機積極謀劃長遠發展。在今年2月，MagniX與加拿大短途航空運營商海港航空合作，計劃採用大功率Magni500電動機對海港航空機隊的「海狸」飛機進行電推進改裝；4月22日， 該公司宣布將為以色列飛機製造商Eviation公司的9座全電動飛機Alice提供輕型Magni250電動機。與此同時，MagniX公司瞄準電推進發展的未來， 正在開展超導電動機Magni Alpha的研究。

傳統飛機電氣化改裝

——Magni500大功率電動機

在傳統飛機電氣化改裝的道路上，MagniX選擇了與加拿大短途航空運營商海港航空合作，採用Magni500電動機替換DHC-2「海狸」飛機原有的星形活塞發動機，改裝後的電推進海狸飛機預計將於今年11月首飛，航程約100英里（161千米）。

Magni500電動機重265磅（120千克），輸出功率可達560千瓦，功率密度4.6千瓦/千克，效率93.8%，轉速為1900轉/分。電推進系統解決方案還包含電機控制器、逆變器以及名為Xbrain的智能控制系統。

在MagniX公司看來，傳統飛機電氣化改裝工作比業界想像的要簡單。MagniX首席執行官羅伊·甘扎斯基表示：「我們要做的就是把原來的大發動機換成一台電動機和電力電子設備， 再把油箱換成電池，順便在駕駛艙加幾塊屏幕，電動飛機就改成了。」

雖然聽起來很簡單，但改裝的收益卻十分優異。首先，相比於複雜的活塞發動機，Magni500電動機僅有1個活動部件，其磨損和故障大大降低；其次，能源成本大幅下降，對於10名乘客、100英里（161千米）的飛行，原有飛機大致要消耗400美元的燃油，而電動機消耗僅12美元。上述兩點會顯著降低航空公司的運營成本， 據MagniX估計， 改裝後飛機5年內生命周期成本較當前可以降低70%～80%。

為新型電動飛機供應動力

——Magni250輕型電動機

MagniX公司並不滿足於傳統飛機的電氣化改裝， 該公司選擇了Eviation公司設計的全複合材料電動飛機Alice， 計劃採用Magni250輕型電動機為其提供動力。

Magni250電動機僅重約130磅（60千克），轉速1900轉/分，輸出功率280千瓦，功率密度4.6千瓦/千克， 效率93.8%。2018年9月，MagniX公司使用賽斯納凱旋飛機作為鐵鳥實驗台，對Magni 250電動機進行地面測試

Alice將裝配3台Magni 250電動機，各驅動一個螺旋槳提供動力， 設計巡航速度為240海里/時（ 約444千米/時），航程為565海里（約1046千米）。由於動力裝置的輕質特性，Alice可以攜帶重約3噸的電池，存儲能量達到900千瓦時。

相比於傳統飛機改造，新型飛機開發過程要花費更多的時間。Alice的FAA審定預計將在2021年開展，並於2022年交付用戶。Alice還將使用西門子提供的SP260D電動機，該電動機的功率為260千瓦，功率密度5.2千瓦/千克。

上述MagniX與Eviation和海港航空的合作顯示了該公司對短途航空市場的關注。甘扎斯基稱之為「中間英里，對於駕車而言這一距離較遠， 對飛機而言又較近，例如從西雅圖到斯波坎的旅途需要約4到5小時車程， 而兩地間航班價格高達500美元。根據MagniX的市場調查，目前大約有2000家運營商在類似距離的航線上運營，載客8至15人，航程多在100英里（161千米）以內。短途航線的機票單價（價格與距離之比）往往比長途航線昂貴，而且其運行頻率也較低， 為了優化運營成本，航空公司通常採用載客量較小的飛機執飛這些短途航線。而採用電推進可以大幅降低短途航空的運營成本，使得小型飛機可以更頻繁執飛航線，甚至促進按需服務的興起。

Eviation公司與MagniX的合作始於2018年第三季度，而據美國證券交易委員會提交的一份文件顯示，今年1月MagniX的母公司克萊蒙集團向Eviation公司投資了7600萬美元。目前，Eviation針對Magni250電動機的測試已經開展了超過1500小時， 並進行了極端環境等測試項目，預計Alice飛機將於年內投產，並且已經獲得了來自美國的意向訂單。

在接下來的一年中，MagniX計劃建立一條移動裝配線，將電動機生產能力從目前的30台/年提升到數百台/年。

電推進技術的未來

——超導電動機Magni Alpha

隨著電動機功率的不斷提高，功率密度和熱管理成為限制其發展的重要因素。超導技術以其高載流、低熱負載特性，成為未來電動機、發電機的重要發展方向。超導電動機採用超導勵磁繞組取代常規金屬線圈，在超導溫度下具有零電阻特性，載流能力遠大於常規金屬導線，可產生極強的磁場強度，從而大幅提高功率密度， 降低振動雜訊和熱負載。

MagniX提出了Magni Alpha超導電動機概念，其設計功率密度高達25千瓦/千克，是當前先進電動機功率密度的5倍。未來投入商業應用後， 超導電動機技術將有效降低推進系統的體積和重量，大幅提高推進效率。

在當前技術水平下，小型超導電動機還面臨著諸多技術難題。例如超導磁體工作溫度一般為數十K，需要由外部低溫冷卻系統提供冷媒，從而對超導磁體進行冷卻、維持超導磁體的超導狀態，這對環控系統提出了極高的要求。

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