【導(dǎo)讀】目前可用的商業(yè)航空數(shù)據(jù)顯示，歐洲乃至全世界對(duì)額外運(yùn)力的需求是不爭(zhēng)的事實(shí)。空中客車公司預(yù)測(cè)，到 2038 年，全球商業(yè)航空的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到 4.3%。
Vicor 稱電源模塊是幫助商業(yè)航空公司實(shí)施新清潔航空計(jì)劃的關(guān)鍵
目前可用的商業(yè)航空數(shù)據(jù)顯示，歐洲乃至全世界對(duì)額外運(yùn)力的需求是不爭(zhēng)的事實(shí)。空中客車公司預(yù)測(cè)，到 2038 年，全球商業(yè)航空的年均增長(zhǎng)率將達(dá)到 4.3%。
商業(yè)航空以不可阻擋的趨勢(shì)增長(zhǎng)，帶來(lái)的一個(gè)明顯后果是預(yù)計(jì)未來(lái)二十年在役飛機(jī)數(shù)量將迅速增加。例如，2019 年空中客車公司報(bào)告稱，在役商用飛機(jī)數(shù)量為 21,000 架，并估計(jì)到 2042 年這一數(shù)字將幾乎翻倍，達(dá)到驚人的 40,850 架，重點(diǎn)是服務(wù)于較短區(qū)域航線的小型客機(jī)（見(jiàn)圖 1）。
圖 1：按地區(qū)劃分的新商用飛機(jī)數(shù)量估計(jì)（來(lái)源：空中客車公司）
此外，在歐洲，隨著廉價(jià)航空公司如瑞安航空及易捷航空的成立和日漸受歡迎，每個(gè)地區(qū)的客運(yùn)量增速都是最高的。這些短途、低成本航空公司正在開(kāi)辟新的區(qū)域航線，并將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到較小的機(jī)場(chǎng)。
低成本航空公司愿意突破傳統(tǒng)模式以實(shí)現(xiàn)額外的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，這使它們能夠真正推動(dòng)歐洲和全球商業(yè)航空的增長(zhǎng)。
伴隨這些增長(zhǎng)，噪音污染和溫室氣體排放也隨之增加，這將加劇全球變暖。化石燃料——煤炭、石油和天然氣——是導(dǎo)致全球氣候變化的罪魁禍?zhǔn)祝既驕厥覛怏w排放量的 75% 以上，及二氧化碳排放總量的幾乎 90%。2022 年，航空排放量達(dá)到近 8 億噸二氧化碳。更難以量化的是航空噪音污染及其對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦挠绊憽ｏw機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)總體上會(huì)產(chǎn)生氣體、噪音和化石燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物，這加劇了人們對(duì)其全球影響和對(duì)當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量影響的環(huán)境擔(dān)憂。
減少環(huán)境影響
基于估計(jì)的快速增長(zhǎng)，至關(guān)重要的一點(diǎn)是政府和私營(yíng)企業(yè)必須共同制定計(jì)劃，負(fù)責(zé)任地管理這一前所未有的增長(zhǎng)。
圖 2：Vicor 的電源模塊外形小巧，散熱均勻且可預(yù)測(cè)，而其他供電解決方案的外形雜亂無(wú)章，有許多高峰和低谷。
歐盟的清潔航空聯(lián)合計(jì)劃（CAJU）證明了這一承諾。該計(jì)劃旨在將公共和私營(yíng)實(shí)體聚集起來(lái)，促進(jìn)更綠色、更清潔的航空領(lǐng)域的突破。CAJU 的章程規(guī)定，該計(jì)劃的宗旨是“探索尖端技術(shù)，到 2050 年實(shí)現(xiàn)航空氣候的中和”。可幫助實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是 DC-DC 電源模塊。Vicor 的電源模塊具有卓越的設(shè)計(jì)靈活性，功率密度和效率極高，部分原因是其專有的平面封裝（見(jiàn)圖 2）。作為分立式電源設(shè)計(jì)的替代方案，電源模塊具有許多優(yōu)勢(shì)，可幫助 CAJU 實(shí)現(xiàn)更廣泛的氣候中和及創(chuàng)新目標(biāo)。
優(yōu)化能效
DC-DC 電源模塊可優(yōu)化飛機(jī)系統(tǒng)中的電能轉(zhuǎn)換效率。通過(guò)實(shí)現(xiàn)精確的電壓調(diào)節(jié)和減少功率損耗，電源模塊能夠最大限度地利用儲(chǔ)存的能量，這對(duì)于電動(dòng)或混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)尤為重要。Vicor 的電源模塊集成了正弦振幅轉(zhuǎn)換器（SAC）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作為分比式電源架構(gòu)的一部分，可以在不降低性能的情況下在小巧緊湊的封裝中提供最高的效率。效率越高，飛行時(shí)間越長(zhǎng)，環(huán)境影響越小。
可擴(kuò)展的解決方案，便于重新設(shè)計(jì)和重復(fù)使用
DC-DC 電源模塊是分立式電源的替代方案，具有更小、更緊湊的特點(diǎn)（見(jiàn)圖 3）。它們可以串聯(lián)使用，在需要更大的功率時(shí)可輕松擴(kuò)展。無(wú)論飛機(jī)的大小或復(fù)雜性如何，它們都可以輕松集成到各種飛機(jī)系統(tǒng)中。
圖 3：Vicor 電源模塊的密度是其他解決方案的 5 倍，而重量只有 674 毫克。
這種靈活性對(duì)于滿足航空業(yè)的動(dòng)態(tài)需求至關(guān)重要，因?yàn)轱w機(jī)的設(shè)計(jì)可能會(huì)有很大差異。隨著 CAJU 鼓勵(lì)從無(wú)人機(jī)到商用飛機(jī)的各種飛機(jī)形式的創(chuàng)新，DC-DC 電源模塊的可擴(kuò)展性變得不可或缺。
輕便、緊湊、功率密度高——移動(dòng)性的關(guān)鍵
與任何其他運(yùn)輸方式相比，航空業(yè)對(duì)重量和尺寸可能更為敏感。現(xiàn)代 DC-DC 電源模塊的緊湊性可以最大限度地減輕飛機(jī)的重量，為乘客、貨物或額外的綠色技術(shù)創(chuàng)新留出更多空間。更輕的飛機(jī)還意味著更低的能耗、排放和更長(zhǎng)的飛行時(shí)間。另一方面，高功率密度模塊能夠高效地將高壓轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的電壓，且功率損耗很小。
惡劣條件下不折不扣的可靠性
航空安全至關(guān)重要。DC-DC 電源模塊以其可靠性著稱，即使在惡劣條件下也能提供一致的性能。類似半導(dǎo)體的制造方法是 Vicor 的一個(gè)差異化因素，使其能夠生產(chǎn)更高質(zhì)量的電源模塊。Vicor 采用獨(dú)特的封裝和 3DI（三維互連）技術(shù)，提升了整體性能。公司的電源模塊在航空航天應(yīng)用中已經(jīng)使用了幾十年，以其在最惡劣條件下的長(zhǎng)期可靠性而聞名。通過(guò)確保穩(wěn)定的電壓輸出和防止?jié)撛诘碾姎夤收希@些模塊可以增強(qiáng)整個(gè)飛機(jī)電氣系統(tǒng)的安全性。
與先進(jìn)技術(shù)和系統(tǒng)的兼容性
綠色航空時(shí)代的特點(diǎn)是技術(shù)的快速發(fā)展，從先進(jìn)的感測(cè)系統(tǒng)到自主飛行控制。許多系統(tǒng)有著特定的電源需求，模塊化電源方法可以靈活地滿足這些需求。通過(guò)高效地提供適當(dāng)?shù)碾妷核剑@些模塊使各種尖端、關(guān)鍵任務(wù)傳感器和技術(shù)能夠順利運(yùn)行。
經(jīng)濟(jì)高效的集成
與復(fù)雜的分立式電源設(shè)計(jì)相比，模塊化方法在降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本及延長(zhǎng)壽命方面具有長(zhǎng)期優(yōu)勢(shì)。總體擁有成本（TCO）分析顯示，模塊化電源可帶來(lái)豐厚的投資回報(bào)。這與 CAJU 推動(dòng)可持續(xù)航空解決方案的目標(biāo)相吻合。不管是從環(huán)境方面還是經(jīng)濟(jì)方面，這些解決方案都切實(shí)可行。
歐盟的清潔航空聯(lián)合計(jì)劃是一項(xiàng)重要的倡議，旨在為航空業(yè)打造一個(gè)更加可持續(xù)的未來(lái)——一個(gè)與全球環(huán)境問(wèn)題協(xié)調(diào)運(yùn)作的未來(lái)。這一倡議的成功在很大程度上依賴于現(xiàn)有技術(shù)以及安全地將創(chuàng)新與商業(yè)航空的需求相協(xié)調(diào)的能力。綠色技術(shù)正在興起，將幫助解決這一問(wèn)題的技術(shù)將越來(lái)越多。
今天，通過(guò)設(shè)計(jì)更先進(jìn)的電源系統(tǒng)，我們可以超越傳統(tǒng)的分立式設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)這些方法無(wú)法提供的 SWaP（尺寸、重量和功率）。更重要的是，它們無(wú)法提供高效率，會(huì)直接影響碳足跡。
另一方面，Vicor 的 DC-DC 電源模塊具有多方面的優(yōu)勢(shì)，包括緊湊的尺寸、高效率和可靠性，有望在減少溫室氣體的綠色革命中發(fā)揮核心作用。積極采用并投資于這些技術(shù)，可以釋放創(chuàng)新潛力，成功應(yīng)對(duì)這一艱巨任務(wù)。Vicor 的高密度電源模塊是實(shí)現(xiàn)更清潔、更高效的航空未來(lái)的重要組成部分，不僅對(duì)歐洲，而且對(duì)全世界都是如此。
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