每日最新頭條.有趣資訊

電動飛機熱潮已經開啟 你做好準備了嗎?

2008年,由於油價快速上漲,電動汽車開始煥發生機。十年後的2018年,同樣的情況再次出現了,不過這次是在電子航空領域。在過去的幾十年裡,整個航空領域在各個方面都取得了長足的進步。1986年,伯特魯坦第一次完成了全球不間斷的無燃料飛行壯舉。

現在,在30年之後,又一次環球旅行出現了,不過這次是通過電力驅動飛機完成的全球航行。這段讓人激動人心的旅程開始與阿布扎比,16個月又回到了起點。這架飛機與以前的飛機完全不同,它沒有尾氣排放,也沒有燃料燃燒。相反,它使用的是太陽能電池板,電動馬達和4個巨大的41KWh容量的鋰離子電池。

2016年,這架名為Solar Impulse 2的飛機完成處女航,並從此改變了航空業的格局。從那時起,電動商用飛機的前景就從夢想變成了可能。電動飛機代表著積極的未來,它將削減當前航空燃料的使用,減少排放,並創造更清潔的環境。

歐盟委員會發布的數據顯示,飛機排放目前佔歐盟溫室氣體排放總量的3%左右,佔全球溫室氣體排放量的4%左右。這是個相當高的比例,而且增長速度很快。相比之下,從倫敦飛往紐約班機上的人均排放量,大致相當於歐盟國家居民為自家供暖一年的排放量。

隨著電動航空的發展,這些不斷上升的排放可能會減少。它將使歐盟雄心勃勃的目標變得更加可行,即到2030年將溫室氣體排放量減少到1990年水準的40%,到2050年將其控制在1990年排放量的80%。

從乘客的角度來看,電動飛機將帶來無數好處。新型飛機將帶來更便宜的票價、更低的噪音和更高的爬升速度。有了電動引擎,飛機就能在空氣阻力較小的高海拔地區維持高性能,而內燃機在高海拔地區效率較低。因此,飛機引擎的功率必須降低,才能產生等效的速度。

面臨的挑戰

儘管圍繞著電動飛機的理想和創新有各種各樣的宣傳,但我們距離實現電動飛機的商業飛行目標仍有很長的路要走。伯特·魯坦(Burt Rutan)設計的Long-EZ是最近電動飛機的最新例證。2012年,作為速度最快的電動飛機之一,這架飛機的時速達到326公里,但其隻搭載了一名乘客。相比之下,波音787客機的飛行速度為每小時941公里,載客量超過242人。

以目前電池和發動機技術的發展速度計算,電動航空的實現還有很長的路要走。即使到2030年,混合動力技術有望被用於商業航空。

目前正在進行的一個項目被稱為美國宇航局(NASA)電動飛機試驗台。這個項目著眼於解決目前電動飛機面臨的各種技術障礙。這個試驗台以提高效率和減輕重量成為主要目標。隨著技術的進步,試驗台可以適應為越來越大的發動機提供動力。

另一個存在的挑戰是創造實用的冷卻系統。這些系統的熱管理需要一個冷卻系統,大功率集成電源模塊需要冷卻系統。為了提高熱性能,不僅需要開發新材料,還需要開發用於電子冷卻的輕型系統。為了降低飛機的電阻,需要超導性和超冷電子學的幫助。

電池技術瓶頸

目前最重要的限制因素不是引擎的重量,也不是飛機的設計,而是電池。目前的電池無法提供電動航空所需的動力-重量比。目前,飛機燃料產生的能量是同等品質電池的43倍。電動航空工業正在押下重注,認為能源儲存技術將在未來得到顯著改善。

這是有可能的,電池能量密度每年上升5%到8%。要使電池在經濟上可行的小型航空領域工作,它們需要達到當前密度的五倍。好消息是,飛機的設計越來越好,隨著時間的推移,需要的動力也越來越少。

一旦所有這一切都得到解決,另一個問題就出現了,即如何快速有效地更換電池,使飛機從著陸到搭載新乘客重新起飛更快捷?最好的解決方案就是更換電池,但即使是這種解決方案也存在困難。

電池的維護成本比燃氣渦輪要高,除此之外,充電周期僅為1500次就需要更換電池。另外,當這些電池需要充電的時候,用電量會非常恐怖。

激烈的競爭

unum Aero是一家由波音公司和捷藍航空支持的公司,該公司自2013年以來始終在研發10到50個座位的混合動力區域飛機。他們在2017年10月開始開發一款12座飛機,目標是在2020年飛行。

該設計包括一系列混合管道風扇,這些風扇僅由電池供電,並用於短途旅行。它還配有可提供1MW至4-5MW功率的擴展發電機。燃氣渦輪機將被用來驅動兩台550千瓦的發電機,以便將飛機的航程擴展到1296公里。2018年2月,Zunum Aero宣布將建造其首架原型機。

空中客車正在與勞斯萊斯和西門子合作開發E-Fan X,這是一種混合動力航空演示設備。這款飛機的研發工作是在空中客車Airbus E-fan基礎上完成的。

E-fan是兩座位原型電動飛機,正在由空中客車公司開發,它使用車載鋰離子電池為兩個電動機供電。這款E-Fan於2014年首次試飛,續航時間為60分鐘。E-Fan X確實包括電機和發電機,但它們沒有低溫冷卻,也沒有超導性,導致效率損失超過15%。

空客希望在製造全電動飛機的過程中創造出一種能夠在2020年飛行的混合電動模型,同時進一步發展這項技術。

Eviation Alice是以色列的一種電動飛機,正由Eviation Aircraft研製。這架飛機有三個螺旋槳,兩個在翼梢,一個在機身後部。該飛機具有電力推進系統,由95%的複合材料製成。該公司成立於2015年,目前正在生產其所有電氣業務和通勤飛機中的第一個原型。

Wright Electric是一家初創公司,旨在研發一種商用客機,它可以使用電池推動,適合在480公里範圍內航行。該公司成立於2016年,已獲得矽谷加速器Y combinatory等機構的風險投資。

2017年9月,英國廉價航空公司易捷航空(EasyJet)宣布,將在2027年前與Wright Electric開發一款180座的電動飛機。到目前為止,該公司已經建立了兩個座位的概念證明設備,包括配置272公斤的電池。

Ampaire是一家最近剛起步的公司,目前正在進行一項重大任務,即開發改裝款電動飛機,目標是在2020年之前獲得聯邦航空管理局的認證。這種飛機將能搭載7-9名乘客,航程可達160公里。該公司希望開發電池交換系統,並希望在明年進行試飛。

據報導,這種新的電動飛機正在研發中,一次充電就能讓最多5個人飛行240公里。這對於一架電動飛機來說這是非常重要的,並且可以在商業航空領域內用於短途飛行。

在未來幾年裡,街道上將充斥著電動汽車,當要讓天空中的電動飛機變得與公路上的電動汽車同樣繁忙還有很長的路要走。當我們走在通往成功電動飛機的漫長路線時,我們將會想起成功的電動汽車所經歷的危險旅程。一旦突破了電池、引擎和設計的障礙,這些飛機將很快起飛。

獲得更多的PTT最新消息
按讚加入粉絲團