为减轻每一克重量而奋斗

作为世界知名机电驱动系统供应商，EMS有限公司总经理斯图尔特·古尔丁（Stewart Goulding）向我们解释了电机是如何在飞机上充分利用燃料的。

1903年12月17日，在北卡罗莱纳州，赖特兄弟设计制造的飞机成为第一台搭载飞行员的动力飞行器，它是一种密度大于空气的飞行器。现如今对于许多飞行器设计师来说，他们的雄心是要实现与之相反的目标——比空气密度更小的飞行器。

虽然“比空气轻”的称号是属于齐柏林这样的飞艇和Airlander这样的混合式飞艇的，但所有航空航天企业都面临着使其制造的飞机更轻的挑战。波音747每秒钟大约消耗一加仑燃油，每英里大约燃烧五加仑燃油。任何规模的飞机都不希望消耗过多的燃料和金钱，因此需要采取措施使这些消耗尽可能产生更大的效益。

减轻负载

在伦敦，每天有大约213000名乘客出入希思罗（Heathrow）机场，而每45秒就有一架飞机降落或升空。我们对海外旅行的渴望不会很快衰退，因此对更多商业航班的需求与减少碳足迹、提高航空业效率的并行压力越来越大。

为了降低油耗，航空公司正在尽可能地减重。例如，座位越来越薄、越来越轻，飞行员们用平板电脑代替纸质手册，甚至我们饮料中的冰块也在减少。

除了热饮和无纸文件外，发动机还可以在减轻飞机重量方面发挥重要作用。由于机上每一克燃油都会增加油耗，所以倾斜座椅、电动电视屏幕、百叶窗，甚至改善卫生的自动马桶座等客舱功能都可以受益于轻型电机，使得在降低油耗的同时还可以提供豪华服务。

虽然大多数电机都是在头等舱和商务座椅上，但电机也可以在许多安全关键应用中找到。例如，发动机在机舱门、紧急出口和飞行员座椅的锁定机构中起着至关重要的作用，这些机构在起飞和降落时必须保持在固定位置。电机也被用来调节飞机空调系统的压力阀门。

由于电机有助于提高豪华和行政旅行舒适度，同时也提供了一些基本的安全功能，因此机上的操作若没有它们则会是完全不一样的体验。为了帮助减少排放，使旅行更加可持续化，飞机设计工程师必须确保他们选择的电机是轻量化并且可靠的。

精确的混合程度

与奢华的高级旅行和大型商业航班截然不同的小型飞行器也需要注意燃油消耗。小型飞行器也被称为无人机（UAV），是军事、应急服务和越来越多的工业侦察飞行和测量的重要运输方法。

为了使用最少的燃料来延长飞行时间，这些飞机需要可靠的推进系统。以前，实现将燃料输送到发动机的唯一方法是通过化油器提供燃料和空气的可燃混合物。然而，化油器无法为飞行的各个阶段提供最佳的燃料混合。

越来越多的小型飞行器制造商开始考虑一种更优化的方法，即利用电子燃油喷射（EFI）取代化油器为小型无人机提供燃油喷射。该系统的工作原理是使用专用喷射器将系统中处于压力下的燃油喷射到进气歧管中，并使用电子控制单元对燃油空气比进行控制。发动机进气和排气系统中的传感器，将数据输入电控单元，然后对其进行评估，并计算特定点所需的理想燃油量。

发动机燃烧需要燃料和空气的适当平衡，因此传感器也有助于系统在飞行的每一个精确时刻根据负载和当前状态对混合气进行微调。

在无人机中，有效的燃油消耗尤为重要，因为在无人机中，每节省一克重量就有助于延长飞行时间或增加可用载荷。化油器的另一个问题是它们获得的燃料混合物的不一致性。如果混合物在高海拔高度下过度混合，那么在海平面高度却能够达到完美程度。相反，如果它在飞行高度上是理想的，那么它在地面上的混合程度就太低了。这个难以折中的问题会导致性能降低和燃油消耗增加。

电喷的高压意味着即使在高海拔地区，喷射量也会根据温度、气压和所需性能等数据进行连续的电子计算。由于压力有助于产生极细微的燃油蒸发变化，因此它确保了燃油和空气的一致混合。所以，使用电喷系统可以将油耗降低30%。

小型飞机和小型发动机

在为小型飞机设计喷射系统时，一切都需要最小化。紧凑型系统由许多部件组成，包括喷油器、燃油泵、点火模块和燃油压力蓄能器。这些机械部件只需重几百克，占用的空间越小越好，这样既节省了空间，又有助于保持飞机的轻量化。

一个高性能，低重量的直流微电机，如由EMS提供的Faulhaber系列，可以紧凑地安装到电喷系统中，以帮助提供稳定一致的燃油压力。马达会辅助产生所需的能量以构建必要的压力，从而驱动燃油泵向系统输送燃油和空气。电机必须要不知疲倦地工作，利用低转子惯性快速可靠地加速和制动。由于Faulhaber电机还具有高功率和低重量的特点，因此它们构成了这一重要燃油系统的一部分，而且不会导致任何不必要的重量增加。

正如莱特兄弟发明轻型飞行器后，人们对轻型飞行器的需求可能有了显著的发展，节约燃料消耗的需求在短期内不会停止增长。从为高空飞行的旅客提供轻量化的解决方案，到帮助小型飞行器充分利用燃料，微电机是促进航空工业蓬勃发展的关键。

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