【解決了電池/引擎/設(shè)計三大挑戰(zhàn)后，電動飛機有望成為現(xiàn)實】據(jù)外媒報道，2008年，由于油價上漲，電動汽車經(jīng)歷了重生?，F(xiàn)在已是2018年，電動航空領(lǐng)域也是時候重生了。在過去的幾十年里，航空領(lǐng)域和各個技術(shù)領(lǐng)域都取得了進展。1986年，伯特·魯坦(BurtRutan)在沒有燃油補給的情況下，完成了世界上首次不間斷環(huán)球飛行。

30年后的今天，又一次環(huán)球旅行結(jié)束了，只是這次是電力驅(qū)動的飛機的首次環(huán)球航行。這次旅程始于阿布扎比，16個月后最終回到了起點。這架飛機不同于以往的其他飛機，它不排放廢氣，也不燃燒燃料。相反，它使用了太陽能電池板、電動機和4塊41千瓦時的鋰電池。

這個小男孩正通過飛機窗口向外看得入迷

2016年，這架名為“太陽動力2號”(SolarImpulse2)的飛機完成處女航，并從此改變了航空業(yè)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(dāng)前航空燃料的使用，減少排放，并創(chuàng)造更清潔的環(huán)境。

歐盟委員會(EuropeanCommission)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，飛機排放目前占歐盟溫室氣體排放總量的3%左右，占全球溫室氣體排放量的4%左右。這是個相當(dāng)高的比例，而且增長速度很快。相比之下，從倫敦飛往紐約航班上的人均排放量，大致相當(dāng)于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(fā)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(biāo)變得更加可行，即到2030年將溫室氣體排放量減少到1990年水平的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(shù)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(qū)維持高性能，而內(nèi)燃機在高海拔地區(qū)效率較低。因此，飛機引擎的功率必須降低，才能產(chǎn)生等效的速度。

挑戰(zhàn)

盡管圍繞著電動飛機的理想和創(chuàng)新有各種各樣的宣傳，但我們距離實現(xiàn)電動飛機的商業(yè)飛行目標(biāo)仍有很長的路要走。伯特·魯坦(BurtRutan)設(shè)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，但其只搭載了一名乘客。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(fā)動機技術(shù)的發(fā)展速度計算，電動航空的實現(xiàn)還有很長的路要走。即使到2030年，混合動力技術(shù)有望被用于商業(yè)航空。

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

另一個存在的挑戰(zhàn)是創(chuàng)造實用的冷卻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的熱管理需要一個冷卻系統(tǒng)，大功率集成電源模塊需要冷卻系統(tǒng)。為了提高熱性能，不僅需要開發(fā)新材料，還需要開發(fā)用于電子冷卻的輕型系統(tǒng)。為了降低飛機的電阻，需要超導(dǎo)性和超冷電子學(xué)的幫助。

電池

目前最重要的限制因素不是引擎的重量，也不是飛機的設(shè)計，而是電池。目前的電池?zé)o法提供電動航空所需的動力-重量比。目前，飛機燃料產(chǎn)生的能量是同等質(zhì)量電池的43倍。電動航空工業(yè)正在押下重注，認為能源儲存技術(shù)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(jīng)濟上可行的小型航空領(lǐng)域工作，它們需要達到當(dāng)前密度的五倍。好消息是，飛機的設(shè)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(xiàn)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(dāng)這些電池需要充電的時候，用電量會非常恐怖。

當(dāng)前競爭

ZunumAero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(fā)10到50個座位的混合動力區(qū)域飛機。他們在2017年10月開始開發(fā)一款12座飛機，目標(biāo)是在2020年飛行。

該設(shè)計包括一系列混合管道風(fēng)扇，這些風(fēng)扇僅由電池供電，并用于短途旅行。它還配有可提供1MW至4-5MW功率的擴展發(fā)電機。燃氣渦輪機將被用來驅(qū)動兩臺550千瓦的發(fā)電機，以便將飛機的航程擴展到1296公里。2018年2月，ZunumAero宣布將建造其首架原型機。

空中客車正在與勞斯萊斯(Rolls-Royce)和西門子(Siemens)合作開發(fā)E-FanX，這是一種混合動力航空演示設(shè)備。這款飛機的研發(fā)工作是在空中客車AirbusE-fan基礎(chǔ)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(fā)，它使用車載鋰離子電池為兩個電動機供電。這款E-Fan于2014年首次試飛，續(xù)航時間為60分鐘。E-FanX確實包括電機和發(fā)電機，但它們沒有低溫冷卻，也沒有超導(dǎo)性，導(dǎo)致效率損失超過15%。

空客希望在制造全電動飛機的過程中創(chuàng)造出一種能夠在2020年飛行的混合電動模型，同時進一步發(fā)展這項技術(shù)。

EviationAlice是以色列的一種電動飛機，正由EviationAircraft研制。這架飛機有三個螺旋槳，兩個在翼梢，一個在機身后部。該飛機具有電力推進系統(tǒng)，由95%的復(fù)合材料制成。該公司成立于2015年，目前正在生產(chǎn)其所有電氣業(yè)務(wù)和通勤飛機中的第一個原型。

WrightElectric是一家初創(chuàng)公司，旨在研發(fā)一種商用客機，它可以使用電池推動，適合在480公里范圍內(nèi)航行。該公司成立于2016年，已獲得硅谷加速器Ycombinatory等機構(gòu)的風(fēng)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WrightElectric開發(fā)一款180座的電動飛機。到目前為止，該公司已經(jīng)建立了兩個座位的概念證明設(shè)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(wù)，即開發(fā)改裝款電動飛機，目標(biāo)是在2020年之前獲得聯(lián)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(fā)電池交換系統(tǒng)，并希望在明年進行試飛。

JobyAviation公司在過去的十年里始終在開發(fā)他們自己的電動引擎和他們的VTOL設(shè)計。該公司最近完成了1億美元的B輪融資，為生產(chǎn)和認證做準(zhǔn)備。

據(jù)報道，這種新的電動飛機正在研發(fā)中，一次充電就能讓最多5個人飛行240公里。這對于一架電動飛機來說這是非常重要的，并且可以在商業(yè)航空領(lǐng)域內(nèi)用于短途飛行。

在未來幾年里，街道上將充斥著電動汽車，當(dāng)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(dāng)我們走在通往成功電動飛機的漫長道路時，我們將會想起成功的電動汽車所經(jīng)歷的危險旅程。一旦突破了電池、引擎和設(shè)計的障礙，這些飛機將很快起飛。