【作者】崔媛

 

       這幾年，在國(guó)家政策扶持下，新能源汽車產(chǎn)業(yè)逐步壯大，越來越多的新能源汽車出現(xiàn)在大眾視野中�，F(xiàn)在，這股“新能源”綠色風(fēng)暴已經(jīng)刮上了天——新能源飛機(jī)的出現(xiàn)，正在改變傳統(tǒng)飛機(jī)高碳排放量的局面。雖然我們可能不太感覺得到，然而數(shù)據(jù)表明，民航業(yè)貢獻(xiàn)了全球碳排放量的2.5% 左右。治理航空污染已經(jīng)成為航空業(yè)的一大努力方向。

 

       前些日子，一架號(hào)稱世界上最大的全電動(dòng)商用飛機(jī)在華盛頓州的飛機(jī)跑道上進(jìn)行首次飛行，共飛行了28分鐘，在飛機(jī)著陸后，飛機(jī)續(xù)航電池中的能量還有10%的冗余。這架由美國(guó)賽斯納208B改裝的飛機(jī)名為eCaravan，由發(fā)動(dòng)機(jī)制造商MagniX與航空公司AeroTEC合作推出，可搭載10-14人，續(xù)航高達(dá)912海里（1689公里）。

 

 

       該飛機(jī)采用了MagniX公司的750馬力Magni500推進(jìn)系統(tǒng)，這款重達(dá)132千克的電動(dòng)機(jī)能提供560千瓦的功率，并能直接向螺旋槳提供動(dòng)力，效率超過93％。

 

 

       事實(shí)上，新能源飛機(jī)由來已久，早在1957年，世界上第一架銀鋅電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)模型飛機(jī)誕生。1973年德國(guó)奧地利生產(chǎn)的一架HB-3滑翔機(jī)被改裝成電動(dòng)飛機(jī)，成功載人飛行了12分鐘。

 

 

       世界上第一架太陽能飛機(jī) Sunrise Ⅰ，由 DARPA 資助、Boucher所設(shè)計(jì)。無人機(jī)采用正常式布局，機(jī)翼上鋪設(shè)4096塊太陽能電池，無人機(jī)總質(zhì)量12. 25 kg，1974年11月4日，Sunrise Ⅰ 在加利福尼亞的Camp Irwin進(jìn)行了無人機(jī)3～4小時(shí)的低空首飛。

 

 

       包括太陽能在內(nèi)，以風(fēng)能、核能以及生物燃料和氫能等新能源為電源，通過電機(jī)帶動(dòng)螺旋槳、函道風(fēng)扇或其他裝置，產(chǎn)生前進(jìn)動(dòng)力的飛機(jī)都可以稱為新能源飛機(jī)。根據(jù)飛機(jī)的能源需求和飛行特點(diǎn)，目前在用或可用于飛機(jī)的新能源主要包括鋰電池、燃料電池、太陽能電池、超級(jí)電容和無線功率傳輸，這樣的飛機(jī)也叫電動(dòng)飛機(jī)。

 

 

       和電動(dòng)汽車一樣，電動(dòng)飛機(jī)首先需要考慮的就是續(xù)航能力，續(xù)航能力的提升主要依賴于電池的能量密度。飛機(jī)燃油的能量密度大約為12.7千瓦時(shí)/千克，而目前電池能量密度最大能夠達(dá)到0.5千瓦時(shí)/千克，兩者相差很大。好在傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)效率比較低，傳統(tǒng)燃?xì)鉁u輪航空發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率為35%～50%，而電動(dòng)飛機(jī)中電力推進(jìn)系統(tǒng)的效率要比燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率高兩到三倍。但就整體而言，目前電動(dòng)飛機(jī)還沒有達(dá)到燃油飛機(jī)的水平。

 

       而在目前的電池水平下，為了保證續(xù)航能力，電動(dòng)汽車會(huì)選擇鋪設(shè)更多的電池，然而這并不適用于電動(dòng)飛機(jī)。相較于汽車，飛機(jī)對(duì)減重有更高的要求，電動(dòng)飛機(jī)的一大技術(shù)指標(biāo)就是動(dòng)力系統(tǒng)的功重比（動(dòng)力設(shè)備能夠產(chǎn)生的功率與其質(zhì)量之比），目前，理想狀態(tài)下電機(jī)的最大功重比通常小于20千瓦/千克。要想繼續(xù)增加電機(jī)的功重比，還需要在推進(jìn)電機(jī)的熱設(shè)計(jì)、磁性能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)冷卻設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

 

 

       除此之外，電動(dòng)汽車可以在中途利用充電樁進(jìn)行充電，而電動(dòng)飛機(jī)……顯然沒必要，充電一小時(shí)，折騰半小時(shí)，飛行10分鐘的飛行體驗(yàn)想必不會(huì)太美好。所以，基于目前的電池能量密度和動(dòng)力系統(tǒng)功重比，采用電力系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)大型飛機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)途飛行還有一定困難。

 

       雖然人們?nèi)圆惶�可能乘坐純電�?dòng)飛機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)途飛行，但這并不妨礙電動(dòng)飛機(jī)的發(fā)展。根據(jù)咨詢公司羅蘭貝格(Roland Berger)的估計(jì)，世界各地大約有170個(gè)不同的電動(dòng)飛機(jī)開發(fā)項(xiàng)目，項(xiàng)目數(shù)量自2018年4月以來增加了50%。針對(duì)空中出租車市場(chǎng)的項(xiàng)目占據(jù)了一半以上。約十分之一的項(xiàng)目專注于支線航空和大型商飛市場(chǎng)，涵蓋中短途航班服務(wù)。或許在未來，短距離搭載少量乘客的純電動(dòng)空中出租車將成為現(xiàn)實(shí)。