【行業動態】美英團隊打造超音速混電動發動機，用于下一代馬赫3飛機

導讀：據aero-mag網站12月1日baoda ，英國高性能電機制造商Helix宣布與美國加利福尼亞州航空航天初創公司Astro Mechanica達成深度合作，為后者研發的自適應發動機概念提供核心電動電機。雙方聯合打造的“Duality”雙用途推進系統，以高功率密度電機技術為核心，旨在攻克超音速飛行面臨的最大經濟挑戰——燃油效率問題，有望解鎖近程軍用與民用超音速飛機的廣泛應用場景。

據介紹，Duality發動機采用獨特的混合動力電動架構，通過功率密集型電動電機將推進單元與渦輪軸核心分離。其工作原理為：渦輪發電機借助燃氣輪機通過兩臺電機發電，進而為推進器中的四臺Helix SPX242-94電機供電，由后者控制風扇與壓縮機運行。這一創新設計使其具備多模式自適應能力：亞音速飛行時可模擬渦扇發動機運行，兼顧燃油經濟性與低噪音；低超音速階段切換為渦噴模式提供強勁推力；極高超音速階段則轉變為沖壓發動機模式，實現從起飛到3馬赫以上速度的全流程高效運行。搭配先進機身設計，Astro Mechanica正致力于研發全球首架具備跨太平洋飛行能力的超音速飛機。

作為Astro Mechanica第四代發動機原型機的核心動力組件，四臺Helix SPX242-94電機承擔著推進器單元兩級壓縮機的驅動任務。該電機性能表現亮眼：峰值功率可達400千瓦，最大扭矩470牛·米；持續運行狀態下可輸出300千瓦功率與286牛·米扭矩，且實現了極高的功率密度——單體重量僅31.3公斤，功率密度高達12.7千瓦/公斤，遠超電動汽車行業主流水平。為應對超音速飛行的極端環境，Helix還專門開發了高壓隔離系統與冷卻方案，確保電機在20000轉/分鐘的高轉速、高空稀薄空氣等嚴苛條件下穩定運行。

雙方合作已進入下一代技術研發階段。Helix正為Astro Mechanica第五代推進系統設計定制化電機，該電機將用于驅動全尺寸發動機的渦輪發電機，具備發電機與推進雙模式運行能力：持續輸出功率可達900千瓦，峰值功率950千瓦，最高運行轉速20000轉/分鐘，最大扭矩575牛·米。新研發的電機隔離系統專為極端高空運行場景設計，進一步提升了系統的環境適應性。

Helix的徑向磁通電機被視為Astro Mechanica技術突破的關鍵支撐。Helix航空航天首席工程師德里克·喬達努-貝利（Derek Jordanou-Bailey）表示：“我們為自家電機能夠為Duality發動機提供動力而深感自豪，這款發動機有望重塑航空航天領域的發展格局。數十年來，Helix始終深耕電動動力系統前沿技術，如今已成為多個高性能領域電氣化進程的核心推動者。Astro Mechanica的發動機證明，我們無與倫比的功率密度技術有望徹底改變整個行業的工程邏輯與經濟格局。”

目前，Astro Mechanica正開展第四代發動機原型機的測試工作，目標在三年內實現首飛。該公司的長遠愿景是，未來十年內讓按需超音速客運旅行像如今的商業航空旅行一樣便捷實惠。值得關注的是，Astro Mechanica已獲得2760萬美元融資，投資方包括美國聯合航空風險投資部門、Andreessen Horowitz等13家機構，為技術研發提供了充足資金支持。此前其第三代渦輪電動自適應噴氣發動機已完成首次熱火測試，驗證了該技術路線的可行性，且該系列發動機還具備成本與環保優勢，運行成本僅為傳統航空燃油的十分之一，碳排放可減少30%。

值得一提的是，Helix憑借深厚的賽車運動技術積淀，其電機、逆變器及電動推進單元已成為電動方程式（Formula E）等賽事的標準配置，還為麥克拉倫Spéirling、路特斯Evija等多款紀錄級超級跑車提供動力。近年來，依托極高的功率密度優勢，Helix成功將業務拓展至航空航天、國防、海洋等領域，合作對象涵蓋垂直起降飛行器、太空發射服務商、賽艇游艇及陸海空防務平臺等。

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