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(fā)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(fā),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(fā)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(fā)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(fā)力。2017年起,波音相繼收購了電動飛機初創(chuàng)公司Zunum Aero和電池創(chuàng)業(yè)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(jù)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(fā)項目,這個數(shù)量自2018年4月以來增長了50%。目前,電動飛機已經(jīng)比較明顯地出現(xiàn)三個發(fā)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(yōu)勢。
電力驅動的最大優(yōu)點是節(jié)能環(huán)保。作為全球溫室氣體排放“大戶”,航空業(yè)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(jù)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(xiàn)電能替代,將大大降低航空業(yè)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(xiàn)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(qū),這也是許多電動飛機研發(fā)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(chuàng)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(fā)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(yè)分析指出,現(xiàn)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(xiàn)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(xù)低溫或雷暴等極端天氣下電池的穩(wěn)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(fā)布了國內(nèi)首部《電動飛機發(fā)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(yè)“第三時代”的重要標志,相信在不久的將來,人類終將實現(xiàn)打電動“飛的”的夢想。