歐洲航空航天研發聯盟項目目標：未來電動飛機使用多功能復合材料
結構超級電容器的圖解
歐洲航空航天研發聯盟Clean Sky于4月2日提供了其SORCERER項目(用于未來民用飛機的結構動力復合材料)的新進展，該項目旨在評估復合材料層合板中的電氣系統集成。
該項目始于2017年，將持續到2020年7月，預算為160萬英鎊。該項目探索了將飛機復合材料中的電能儲存結合起來形成飛機結構元素的可能性。SORCERE為Clean Sky的多功能機身演示項目做出了貢獻，該項目側重于驗證機身、客艙、貨物和系統元件的高潛力組合，廣泛使用熱塑性復合材料，研究如何預先裝備或使用多用途系統和材料。
Clean Sky 2號項目組官員Jimmy Tchen表示：“該項目也是未來電力和混合電力推進飛機的推動者。在能源儲存方面，是一個巨大的挑戰。傳統的減少儲能元件的方法是增加電池的功率密度。SORCERER的方法是開發多功能材料，可以結合結構和能量存儲功能，減少重量和體積。”
該項目由倫敦帝國理工學院(ICL)牽頭，受到哥德堡查爾默斯理工大學(Chalmers University of Technology)、英國皇家理工學院(KTH)和IMDEA材料研究所的支持，部分資金由歐盟著名的“地平線2020”(Horizon 2020)項目提供。整體工作被劃分為三個相互連接的數據流。
對于結構超級電容器，SORCERER計劃制造一種嵌入結構超級電容器的結構部件——飛機門框梁。
先，帝國理工學院正在探索與結構超級電容器及其應用在航空航天平臺上的關鍵問題。這意味著要面對提高功率和能量密度、封裝和層壓雜交以及多功能設計方法相關的各種問題。
第二，該項目的第二數據流關注與結構電池相關的技術問題，該活動由查爾默斯理工大學領導。在此，對所提議材料的評價將根據未來飛機作業條件給出。
第三，與使用夾層碳纖維的結構能量有關的一系列活動，由英國皇家理工學院牽頭。這里的重點是提高效率和功率輸出，目的是將這項技術提高到技術成熟等級(TRL) 3。
關于進展的狀態，Clean Sky 的Tchen表示：“就技術成熟等級而言，結構超級電容器比其他兩種技術更成熟。在低成熟度，能量收獲方面，這將是一個實驗室規模的演示。至于結構電池，他們正在研究一個全尺寸的演示器。
由項目合作伙伴IMDEA制造的結構超級電容器演示器
對于結構超級電容器，SORCERER計劃制造一種飛機門框梁，一種嵌入結構超級電容器的結構部件。然而，這又引發了一個問題:如果飛機結構實際上也是電池的一種形式，這是否意味著機身在儲存能量方面的壽命有限?
“這是一個潛在的問題，就像電池一樣，”復合材料教授兼倫敦帝國理工學院復合材料中心主任 Emile Greenhalgh教授說,他負責SORCERER項目。“但我們正在開發的技術涵蓋了一系列的電源，而不僅僅是電池。例如，倫敦帝國理工學院的工作集中在超級電容器上，它儲存的能量少，但壽命長得多。
盡管SORCERER計劃是實現電子航空的重要一步，但Clean Sky表示還有很長的路要走。
Greenhalgh補充說：“這不是嵌入電池，而是生產一種本質上可以承擔雙重功能的材料。這是建立在的知識和能力上，如過去十年，英國、西班牙(結構超級電容器)和瑞典(結構電池)的技術發展。并向更早的歐盟研究資助計劃STORAGE學習成功經驗。這個項目使未來的航空運輸實現全電氣化，這也是空中客車等組織的愿望，他們希望，截至到2050年，能生產出擁有100個座位的全電動飛機。
盡管SORCERER是實現電子航空的重要一步，但Clean Sky表示還有很長的路要走。如果一架100座的飛機采用傳統電池，那么電池的性能至少要比目前先進的電池高出10倍。這將意味著采用奇異但不成熟的電池化學方法。這也意味著飛機將攜帶高度濃縮的能源，其能量密度類似于炸藥，所以這種方法存在安全問題，需要廣泛的研究和測試。
Greenhalgh說：“我們的替代方案意味著所需能源的集中度將大大降低，從而消除了同樣的安全問題。這也將意味著飛機重量的整體減少，在環保方面也有所提高。歐洲目前在這方面處于地位，盡管、韓國和美國在這方面也投入了大量資源。如果我們把這項技術留在歐洲，這將意味著歐洲將是交付架全電動客機的佳地點。
