陈济桁

4月2日，欧盟公布了“洁净天空”计划的未来民用飞机的结构动力复合材料（SORCERER）项目最新进展情况。该项目旨在评估和验证利用复合材料将储能或其他电子系统功能集成到层压结构中，获得多功能复合材料结构。

SORCERER项目概况

SORCERER项目始于2017年， 将在2020年7月结束，总预算为160万欧元，该项目探索了在飞机复合材料中集成电能存储功能以制成飞机结构组件的潜力。SORCERER为“洁净天空”计划的“多功能机身演示验证”项目做出了贡献，后者的重点就是验证将机身、客舱、货舱和系统集成化的高潜力组件，力争广泛使用热塑性复合材料，并研究如何预装或使用这种多功能系统和材料。

“洁净天空2”计划官员Jimmy Tchen表 示，SORCERER项目中开发的技术，将是未来电动和混合动力推进飞机的重要使能技术。特别是在储能方面，目前尚存在巨大挑战。使能量存储部件重量最小化的传统方式是尽可能的增加电池的能量密度，但这种方式会带来安全隐患。SORCERER中采用的方法则是开发可以将储能功能与结构集成，同时减少重量和体积的多功能材料。

SORCERER项目部分由欧洲著名的“地平线2020”计划资助。项目具体工作由伦敦帝国理工学院（ICL）牵头的联合团队承担，来自哥德堡的查尔默斯理工大学、斯德哥尔摩的皇家技术学院（KTH）和马德里的IMDEA材料研究所共同参与研究工作。

SORCERER项目主要研究内容

在SORCERER项目执行期间，主要需要完成三项相互关联的研究工作：第一项内容是帝国理工学院正在研究和探索与结构超级电容器及其在航空航天平台中的应用相关的关键问题。这意味着在项目执行期间，需要创造一款结构超级电容器。研究人员需要面对功率和能量密度提高、封装和层压材料混杂以及多功能设计方法等多个相关问题。第二项主要工作是研究与结构电池相关的技术，这项工作由查默斯理工大学主要负责。一些制造结构电池材料，将根据飞机的实际环境条件和运行条件接受评估。第三项研究工作由KTH领导，开展一系列基于离子嵌入碳纤维产生结构能量相关的技术研究，为能量收集提供解决方案。这项工作的重点是提高效率和功率输出，其最终目标是使得该技术达到3级技术成熟度（TRL 3）。

SORCERER项目进展情况

对于设计一种结构超级电容器，SORCERER团队计划打造一款飞机门框梁，该结构将是一款带有嵌入式结构超级电容器的部件。不过，这种做法将会引出了另外一个问题：如果飞机结构实际上也是一种电池，这是否意味着机身结构由于具备了储能功能而导致使用寿命受限？

SORCERER项目主管Emile Greenhalgh表示，完成这个项目并不是研发嵌入式电池，而是创造一种本质上可以起到结构和功能双重作用的材料。该项目基于过去十年英国、西班牙以及瑞典在相关研究工作中积累的全球领先的专业技术和能力，并总结了此前欧盟研究计划中资助的成功先驱项目——STORAGE所带来的经验教训。这一系列项目的落地实施将助力未来的航空运输实现完全电气化，这也是空客等制造商和航空组织的长期愿景，空客公司希望在2050年前后拥有100座全电动飞机。

尽管SORCERER项目朝着“使航空电气化成为现实”迈出了重要一步，但“洁净天空”计划相关负责人则表示，距离最终目标实现仍有很长的路要走。如果直接将传统电池应用于100座级别的飞机中，电池的性能需要比现有技术水平高出至少10倍，这不仅意味着需要利用独特的、但尚未成熟的化学元素制造电池，同时也意味着飞机将携带高度集中的能量源——其能量密度相当于火炸药——因此这种方法存在安全隐患，需要进行大量的研究和测试。

据悉，在电动飞机结构技术研发方面，亚洲、美国等均投入了大量资源，欧洲目前在该领域技术水平处于世界领先地位。