商用飞机长期依赖液压和气动系统以支撑飞机中许多关键的功能。但是使用引气驱动这些系统的代价是损失部分效率。因此将之作电气化替代可以降低飞机油耗，同时也能提升可靠性。
更加电气化的飞机
历史上，飞机上的许多功能依赖引气提供运转所需的能源。其中例如环境控制系统、机翼除冰系统、和飞行控制面板的远转都依靠由引气驱动的液压系统或气动系统。这种情况是合理的——因为引气的温度很高，经过压缩，只要发动机运转就会自然而然产生飞机所需的引气。
大约6%的油耗，即6%的碳排放是由这些次级系统造成的。如果我们可以实施电气化替代计划并将相关油耗减半，就意味着每年能够减少几百万吨航油消耗和几千万吨的碳排放。
除了提升飞机能耗效率之外，电气化系统的另一优势是其高可靠性和低维护成本。气动和液压系统的组件是可以活动的机械。因此，使用电子元器件替代机械组件可以降低维护成本，并提升设备的可靠性。
同时飞机重量也是我们需要考虑的因素之一。虽然一个电气化装置实际上比液压装置重。但是，当我们将液压系统中的其他设备和所有飞机中的液体重量考虑在内，那么电气化系统将远比液压系统更轻。
目前电气化系统的应用
Collins的电气化替代计划在波音787上被大规模应用。其中一个例子是Collins供应的机上环境控制系统，这也是电气化环境控制系统在商用飞机上的首次应用。
与之前从发动机中抽取压缩空气不同，电气化空气压缩机通过舱内空气进口将新鲜空气压缩以调节客舱气压。同时，787还应用了柯林斯的电气化机翼除冰和发动机启动系统。波音预计，如果将传统的液压和气动系统全部由电气化替代，就可以降低3%的油耗。
除了降低油耗之外，电气化系统还可以提升旅客体验。Spierling提到：“电气化压缩设备提升了旅客的客舱体验。787的环境控制系统能够加强舱内压力来模拟低空舱内环境，并减轻长途飞行引发的飞机时差综合征。同时，由于电气化压缩机不经过飞机发动机系统就将舱外新鲜空气直接引入舱内，因此舱内空气质量提升也会带来更好的旅客体验。”
当波音计划用电气化系统来代替传统的气动系统时，空客采取了一条不同的路径。在A380和A350上，空客计划与Collins合作用电气化系统替代液压系统。具体计划是以电气化飞行操纵系统替代液压系统，使用的是美国F35战机上类似的电气化装置。
未来电气化飞机的发展趋势
新技术的出现和应用过程时常伴随着经验和教训，需要人类不断学习并不断地对技术进行优化。Collins目前正不断对新的电气化系统进行投资和改进。当前公司面临的最大挑战是如何开发更小更轻的发电系统，以使得电气化系统的减重优势最大化。
目前，尚未有任何一款飞机完成了机上全部的电气化改装。787已经很接近全部电气化了，但是还不是一款完全电气化的飞机。A350和A380应用了部分电气化系统，但是依然保留了气动系统。当新技术出现时，完全舍弃现有的成熟技术并不是一个容易做出的决定。
无论如何，未来电气化的飞机发展前景光明，而Collins正在推动这一技术革命。从电气化的起落架到电气制动，Collins的团队正在不断对产品进行评估和优化。也许未来液压和气动系统组件在飞机上会越来越少见。
编译：中国商用飞机有限责任公司 史廉隅
中国民用航空局
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