電動飛機已來，電池卻還在路上

編譯 | 張璐璐

編輯 | 小LV

微信 | ai_xingqiu

網址 | 51aistar.com

電動飛行的設想已經醞釀了數十年，但直到最近，這一想法的實現才有了實質性成果。目前，十多家初創企業和公司正在致力於研發電動和混合動力飛機模型。有些人甚至認為，在未來十年內，我們很可能可以坐在零排放的電動飛機上一邊啃椒鹽卷餅一邊看娛樂節目。

目前正在開發的電動飛行概念與Popular Science（美國月刊雜誌，創刊於1872年,一直是全球銷量第一的生活科技資訊雜誌）中複古的未來主義模型截然不同，也不與《銀翼殺手》和《回到未來》中出現的反重力車輛類似。

相反，這些電動飛機大多是由輕質碳纖維製成的、超薄的、未來式飛機與直升機的混合動力車。但是，這些尺寸為成人大小的飛機能夠垂直起降、安全操作和盈利的設想幾乎完全取決於電池技術的進步。

至少有20家公司正在制定空中計程車計劃

目前，至少有20家公司正在制定空中計程車計劃，其中包括波音和空中客車等傳統飛機製造商以及共享出行巨頭Uber。幾乎所有公司都承諾製造電池驅動型飛機，以消除傳統直升機和噴氣式客機產生的相關噪音和汙染。

但是飛行需要的動力和能量是巨大的，而目前的現狀是，由於電池重量過大且價格昂貴，實現升空仍存在一定難度。而特斯拉Model 3或雪佛蘭等電動汽車搭載的強大電池技術卻不足以給雙座以上的飛機提供動力，其飛行範圍也僅限於幾英裡。

能量密度是衡量電池性能的關鍵指標，這指的是儲存在一個特定系統中的能量，而當前的電池沒有足夠的能量使大多數飛機離開地面。我們可以通過一個數字來感受一下原因：噴氣式發動機產生的能量高於同等重量的電池43倍之多。

儲能技術會在未來大幅改善嗎？

那麽，隨著技術不斷發展，儲能技術能在未來大幅改善嗎？從理論上說，電池能量密度每年可提升5%到8%。為了使電池在小型航空中發揮作用，其能量密度至少需要達到目前的5倍左右。按照目前電池和電動發動機技術的發展速度，即使是混合動力技術也可能要到2030年才能應用於商用航空。

航空航天市場研究公司Teal Group的分析副總裁、航空專家Richard Aboulafia表示：“混合動力技術遠比純電池驅動的飛機更有發展前景。混合動力技術是一個更現實的目標，到本世紀30年代完全有可能成為現實。”

近年來，在電池驅動飛行方面已經取得了一些突破性進展。2016年6月，一架名為“Solar Impulse 2”的太陽能飛機首次完成了為期一年的環球航行。這架飛機內嵌17000個光伏電池，用於為其電機供電並在白天進行充電。

但沒有人認為這是一架真正的飛機，因為其機艙既沒有加壓，也沒有加熱，而且只能容納一名飛行員。這架飛機的飛行時速約為每小時30英裡，比普通的噴氣式飛機慢約18倍。

混合動力技術發展前景廣闊

Solar Impulse 2邁出了標誌性的一步 ，但同時也意味著電動飛行技術的發展仍然任重道遠。著名航空工程師Burt Rutan設計的全電動飛機Long ESA，則是另一個裡程碑。2012年，Long ESA成為最快的電動飛機之一，它能夠以每小時202.6英裡的時速搭載一名乘客進行飛行。

相比之下，波音787以每小時585英裡的時速飛行，可搭載242多名乘客，其時速是Solar Impulse 2的兩倍，而載客量則相當於242多倍。

但是一些初創公司並沒有被這些殘酷的事實嚇倒。Zunum Aero是一家電動噴氣式飛機初創企業，由波音旗下風投基金HorizonX和JetBlue Technology Ventures 共同投資。該公司計劃在2022年之前將其12座客運混合動力噴氣式飛機投入使用。空中客車公司的全新電動飛機E-Fan X也正在與勞斯萊斯和西門子開展合作，致力於開發混合動力航空先驅者。

除此之外，由谷歌創始人拉裡·佩奇（Larry Page）創立的電動VTOL（Vertical Take-Off and Landing，垂直起降）初創公司Kitty Hawk，設計並開發了短程、單座飛行電動車Flyer，該產品也已經上市。這款飛行車看起來有點像安裝在幾座浮橋上的雪橇，周圍環繞著一堆類似無人機的旋翼。

Uber則預計將在2020年前對其電動垂直起降飛機進行試飛。這家共享出行巨頭近期聘請了特斯拉的內部電池專家Celina Mikolajczak，與公司合作研發一款能量強大且足夠輕的電池，使其混合動力飛機能夠在空中飛行。

電池方面的化學技術將會越來越好

今年5月，Uber在洛杉磯舉辦了Elevate峰會，意欲推進飛行汽車計劃。Mikolajczak在會上表示：“電池方面的化學技術將會變得越來越好，這意味著由電動動力系統驅動的飛機也將變得越來越出色。”

但Mikolajczak也指出，電池有較大的起火風險。她說，難度較大的一點是我們要確保在飛行過程中發生的火災不是災難性的。她還表示：“我們目前已經完全掌握使這些電池組在異常情況下的風險降到最低的技術，即使在極端條件下。”

去年五月，一架實驗性的電動飛機在布達佩斯附近的一個機場起飛後不久便墜毀，造成飛行員和乘客死亡。這是由德國製造公司西門子和Magnus公司合作研發的eFusion飛機，據悉，當時前者正在對飛機上的高功率密度電動機和能量密度電池進行測試。

事故發生後，製造商表示墜毀原因不明，但目擊者聲稱，在起火前看到飛機在低空飛行，然後在近乎垂直的俯衝過程中墜毀。如果這架飛機確實是在空中著火，電池肯定會成為主要調查因素。

這架單馬達飛機的墜毀是一場悲劇，也是新興的電動飛行行業遭受的一次挫折。同時這也是一個清晰的暗示——用電池取代噴氣燃料不是一件容易的事，必須且只能細水長流。

Aboulafia表示：“就僅僅以搭載量為例，基於電池的飛行技術與傳統噴氣式飛機的差距不僅僅是幾十年之遙。電動飛行汽車的夢想將在相當一段時間內也只能是‘白日夢’。”

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