SiC不仅在汽车、光储充领域备受青睐,其在 电动飞机 领域也不断获得新突破,应用案例层出不穷。
近日, 空客公司与意法半导体 达成合作协议,将共同开发SiC/GaN器件,应用场景包括动飞机的 电机电控 、 DC-DC 转换器和 无线充电 等。
行家说三代半”还整理了近年来SiC的“起飞”案例,详情请往下看。
空客牵手意法
合作开发飞机SiC/GaN器件
6月20日,空客官网宣布,他们已与意法半导体签署了一项电力电子研发合作协议,将共同研发 飞机电气化 的 颠覆性 功率半导体。

据悉,该合作是基于两家公司对 碳化硅和氮化镓 等半导体的评估,未来将专注于开发适用于 空客公司航空航天应用 的SiC和GaN器件、封装和模块;这些宽禁带半导体将被用于电动机 控制单元 、高压和低压 电源转换器 以及 无线电力传输系统 等。
2010年,空客公司就踏上了飞机电气化之旅,他们认为仅混合动力就可以提高飞机的能源效率,碳排放量减少多达 5%,直升机甚至可减少 高达10% 。
但是飞机要真正实现脱碳飞行需要一系列颠覆性解决方案,因为未来的电动飞机(混合动力和全电动)需要 兆瓦级 的功率才能运行,这势必要求电力电子在集成、性能、效率以及组件尺寸和重量方面做成巨大改进。

正如空客首席技术官 Sabine Klauke 表示:“这次的宽禁带半导体技术合作是支持空客电气化路线图的关键,宽禁带半导体是我们加速开发ZEROe路线图和CityAirbus NextGen所需的 颠覆性技术 。”
据悉,ZEROe是空客的 氢动力飞机 ,2022 年空客推出了演示机,目标 2035 年开发出世界上第一架氢动力商用飞机。而CityAirbus NextGen 是一款全电动四座垂直起降 ( eVTOL ) 原型机。
实际上,空客很早就开始了对SiC/GaN等半导体的研发和应用——
据”行家说三代半“此前报道,早在2022年11月,空客的电动飞机就已经采用了 碳化硅逆变器 ,并且接近商用。他们正在持续测试自己的电动飞行平台FlightLab,其EBS 系统中搭载了SiC逆变器,并在 H130机型 上通过搭载小电池进行了测试。
H130机型的 飞行测试已经 非常稳定 ,如果市场有利,空客将通过美国和欧洲航空监管机构FAA和EASA认证后投入运营。
劳斯莱斯等已采用
盘点SiC飞机案例
由于航空对功率的要求非常高,为此,碳化硅和氮化镓也愈发在电动飞机上扮演重要角色。从长期来看,电动飞机采用氮化镓的功率密度是最高的,但在短期和中期情况下,几乎所有的电动飞机将采用 碳化硅转换器 。
”行家说三代半“整理了以下几个采用了碳化硅技术的电动飞机案例:
● NASA采用H3X SiC电机
2023年2月,美国初创公司H3X开始向客户交付高功率密度 碳化硅电动机 ——HPDM-3000,客户包括航空航天和国防应用的电动飞机单位。
目前,NASA X-57 Maxwell 实验飞机的飞行前测试已成功步入关键阶段,并表示该飞机的巡航电机控制器使用了 碳化硅晶体管 ,在高功率起飞和巡航期间可提供 98% 的效率。

● e-Sling SiC电动飞机完成首飞
2022年12月,CAN Newsletter 杂志上发布了一篇关于碳化硅电动飞机的报告,这架名为e-Sling的SiC电动飞机已在瑞士杜本多夫机场完成了 首飞 ,航程为180公里。

● Ampaire碳化硅飞机完成长距离直飞
2022年9月,混合电动飞机开发商 Ampaire 宣布,其搭载了 亿马先锋 的碳化硅控制器的EEL演示飞机成功完成了1135英里(约1826千米)长距离直飞。
据悉,该公司预计将在2023年获得美国联邦航空管理局的补充型号证书,目标是在2024年开始 客运服务 。

● Archer电动飞机采用碳化硅技术
2022年7月,美国霍尼韦尔表示将为Archer Aviation电动垂直起降 (eVTOL) 飞机提供飞行控制驱动技术,以及带有碳化硅器件的蒸汽循环系统(Micro VCS)热管理技术,Archer 的目标到2024年实现生产飞机认证。
此外,2021年,美联航同意从 Archer 购买 200 架 eVTOL飞机。

● 劳斯莱斯电动飞机采用了迈凯伦800V SiC逆变器
2022年6月, 劳斯莱斯 的老板Warren East预测,他们的电动飞机有望在2023年底首次完成6个小时的跨大西洋飞行。据悉,劳斯莱斯的电动飞机采用了 迈凯伦 应用公司800V碳化硅逆变器,60秒可升至3000米。