很長一段時間里,電動交通被認為是遙不可及的夢想,但如今它已司空見慣:電動汽車走入尋常百姓家,中國已成為全球新能源汽車保有量最大的國家。但在天空,人類對于電動飛機的探索才開始不久。
2015年7月4日,德國斯圖加特大學科研組研發的電動飛機eGenius從斯圖加特起飛,越過阿爾卑斯山飛抵意大利。此次飛行距離約320千米,爬升高度達4000千米,eGenius成為第一架成功飛越阿爾卑斯山的電動飛機。
由德國斯圖加特大學團隊開發,空中客車公司資助的“eGenius”電力驅動飛機。
幾天后的7月10日,空客研發的E-Fan電動飛機從英國萊德機場起飛飛往法國,成功穿越英吉利海峽。E-Fan飛機原計劃于2017年交付市場,然而由于研發進展過慢,該項目于2017年被停止。
E-Fan飛機高近2米,翼展10米,機長5.6米,配備兩臺32千瓦的電機提供動力。
另一航空巨頭波音公司也早已在電動飛行領域發力。2017年起,波音相繼收購了電動飛機初創公司Zunum Aero和電池創業公司Cuberg。Zunum Aero計劃在2020年推出能夠搭載12人的電動飛機,最長飛行距離達700千米。
電動飛機已成為飛行領域的熱門研究方向,根據咨詢公司羅蘭貝格最近的報告,全球約有170種不同的電動飛機開發項目,這個數量自2018年4月以來增長了50%。目前,電動飛機已經比較明顯地出現三個發展方向:垂直起降(eVTOL)、純電/混動短途交通、飛行培訓休閑娛樂。
相比燃油飛機,電動飛機有它明顯的優勢。
電力驅動的最大優點是節能環保。作為全球溫室氣體排放“大戶”,航空業每年排放5億噸二氧化碳,國際民用航空組織預計:2050年飛機燃油帶來的碳排放量將達到目前水平的3倍。據估計,目前燃油成本約占航空公司整體運營成本的三分之一,若真能實現電能替代,將大大降低航空業運行成本。此外,電動飛機起飛所需跑道更短,爬升速度更快,且噪音相較現有飛機明顯更小,因此未來起降電動飛機的機場甚至可以選址在城市中心區,這也是許多電動飛機研發聚焦于空中巴士、空中出租車領域的原因。
難道,距離我們出門就能打電動“飛的”的日子真的不遠了嗎?
今年6月,有粉絲在推特上向特斯拉創始人馬斯克提問:“是否有可能讓飛機以電力驅動?”。馬斯克回應稱,電動飛機是可行的設想,但目前受到一些限制,只有在電池能量密度提升后才能得到更多進展。8月,挪威首架電動飛機Alpha Electro G2在試飛空中引擎失去動力,被迫采取墜河的方式著陸,所幸的是墜機未造成人員死亡。
綜合來看,目前電動飛機研發尚處于早期加速期。盡管各種概念設計正不斷推出,但電動飛機仍有以下難題需要突破:
一是電池能量密度問題。有專業分析指出,現有鋰電池的能量密度大概是在1兆焦/千克左右,而航空燃油的能量密度則超過40兆焦/千克。換句話說,以現有的電池技術替換燃油,僅電池本身的重量就將給飛機帶來巨大負擔。
二是電池技術問題,包括電池壽命、持續低溫或雷暴等極端天氣下電池的穩定性和電池散熱等一系列問題。
三是公眾對電動飛機安全性的信心。挪威Alpha Electro G2的失敗試飛,會讓更多人對電動飛機望而卻步。
2019年8月15日,中國航空研究院(CAE)在2019(第四屆)中國航空科學技術大會上發布了國內首部《電動飛機發展白皮書》。白皮書表示,我國在小型載人電動飛機領域鋰電池的能量密度已接近300瓦時/千克,處于世界先進水平。
電推進技術已被列為航空業“第三時代”的重要標志,相信在不久的將來,人類終將實現打電動“飛的”的夢想。