電動(dòng)飛行未來(lái)已來(lái)，電池卻還在路上

　　電動(dòng)飛行的設想已經(jīng)醞釀了數十年，但直到最近，這一想法的實(shí)現才有了實(shí)質(zhì)性成果。目前，十多家初創(chuàng )企業(yè)和公司正在致力于研發(fā)電動(dòng)和混合動(dòng)力飛機模型。有些人甚至認為，在未來(lái)十年內，我們很可能可以坐在零排放的電動(dòng)飛機上一邊啃椒鹽卷餅一邊看娛樂(lè )節目。

　　目前正在開(kāi)發(fā)的電動(dòng)飛行概念與Popular Science(美國月刊雜志，創(chuàng )刊于1872年，一直是全球銷(xiāo)量第一的生活科技信息雜志)中復古的未來(lái)主義模型截然不同，也不與《銀翼殺手》和《回到未來(lái)》中出現的反重力車(chē)輛類(lèi)似。相反，這些電動(dòng)飛機大多是由輕質(zhì)碳纖維制成的、超薄的、未來(lái)式飛機與直升機的混合動(dòng)力車(chē)。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于電池技術(shù)的進(jìn)步。

　　至少有20家公司正在制定空中出租車(chē)計劃

　　目前，至少有20家公司正在制定空中出租車(chē)計劃，其中包括波音和空中客車(chē)等傳統飛機制造商以及共享出行巨頭Uber。幾乎所有公司都承諾制造電池驅動(dòng)型飛機，以消除傳統直升機和噴氣式客機產(chǎn)生的相關(guān)噪音和污染。

　　但是飛行需要的動(dòng)力和能量是巨大的，而目前的現狀是，由于電池重量過(guò)大且價(jià)格昂貴，實(shí)現升空仍存在一定難度。而特斯拉Model 3或雪佛蘭等電動(dòng)汽車(chē)搭載的強大電池技術(shù)卻不足以給雙座以上的飛機提供動(dòng)力，其飛行范圍也僅限于幾英里。

　　能量密度是衡量電池性能的關(guān)鍵指標，這指的是儲存在一個(gè)特定系統中的能量，而當前的電池沒(méi)有足夠的能量使大多數飛機離開(kāi)地面。我們可以通過(guò)一個(gè)數字來(lái)感受一下原因：噴氣式發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的能量高于同等重量的電池43倍之多。

　　儲能技術(shù)會(huì )在未來(lái)大幅改善嗎?

　　從理論上說(shuō)，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(fā)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(dòng)發(fā)動(dòng)機技術(shù)的發(fā)展速度，即使是混合動(dòng)力技術(shù)也可能要到2030年才能應用于商用航空。

　　航空航天市場(chǎng)研究公司Teal Group的分析副總裁、航空專(zhuān)家Richard Aboulafia表示：“混合動(dòng)力技術(shù)遠比純電池驅動(dòng)的飛機更有發(fā)展前景?；旌蟿?dòng)力技術(shù)是一個(gè)更現實(shí)的目標，到本世紀30年代完全有可能成為現實(shí)?！?/p>

　　近年來(lái)，在電池驅動(dòng)飛行方面已經(jīng)取得了一些突破性進(jìn)展。2016年6月，一架名為“Solar Impulse 2”的太陽(yáng)能飛機首次完成了為期一年的環(huán)球航行。這架飛機內嵌17000個(gè)光伏電池，用于為其電機供電并在白天進(jìn)行充電。但沒(méi)有人認為這是一架真正的飛機，因為其機艙既沒(méi)有加壓，也沒(méi)有加熱，而且只能容納一名飛行員。這架飛機的飛行時(shí)速約為每小時(shí)30英里，比普通的噴氣式飛機慢約18倍。

　　混合動(dòng)力技術(shù)發(fā)展前景廣闊

　　Solar Impulse 2邁出了標志性的一步 ，但同時(shí)也意味著(zhù)電動(dòng)飛行技術(shù)的發(fā)展仍然任重道遠。著(zhù)名航空工程師Burt Rutan設計的全電動(dòng)飛機Long ESA，則是另一個(gè)里程碑。2012年，Long ESA成為最快的電動(dòng)飛機之一，它能夠以每小時(shí)202.6英里的時(shí)速搭載一名乘客進(jìn)行飛行。相比之下，波音787以每小時(shí)585英里的時(shí)速飛行，可搭載242多名乘客，其時(shí)速是Solar Impulse 2的兩倍，而載客量則相當于242多倍。

　　但是一些初創(chuàng )公司并沒(méi)有被這些殘酷的事實(shí)嚇倒。Zunum Aero是一家電動(dòng)噴氣式飛機初創(chuàng )企業(yè)，由波音旗下風(fēng)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(dòng)力噴氣式飛機投入使用?？罩锌蛙?chē)公司的全新電動(dòng)飛機E-Fan X也正在與勞斯萊斯和西門(mén)子開(kāi)展合作，致力于開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力航空先驅者。除此之外，由谷歌創(chuàng )始人拉里·佩奇(Larry Page)創(chuàng )立的電動(dòng)VTOL(Vertical Take-Off and Landing，垂直起降)初創(chuàng )公司Kitty Hawk，設計并開(kāi)發(fā)了短程、單座飛行電動(dòng)車(chē)Flyer，該產(chǎn)品也已經(jīng)上市。這款飛行車(chē)看起來(lái)有點(diǎn)像安裝在幾座浮橋上的雪橇，周?chē)h(huán)繞著(zhù)一堆類(lèi)似無(wú)人機的旋翼。

　　Uber則預計將在2020年前對其電動(dòng)垂直起降飛機進(jìn)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(zhuān)家Celina Mikolajczak，與公司合作研發(fā)一款能量強大且足夠輕的電池，使其混合動(dòng)力飛機能夠在空中飛行。

　　電池方面的化學(xué)技術(shù)將會(huì )越來(lái)越好

　　今年5月，Uber在洛杉磯舉辦了Elevate峰會(huì )，意欲推進(jìn)飛行汽車(chē)計劃。Mikolajczak在會(huì )上表示：“電池方面的化學(xué)技術(shù)將會(huì )變得越來(lái)越好，這意味著(zhù)由電動(dòng)動(dòng)力系統驅動(dòng)的飛機也將變得越來(lái)越出色?！?/p>

　　但Mikolajczak也指出，電池有較大的起火風(fēng)險。她說(shuō)，難度較大的一點(diǎn)是我們要確保在飛行過(guò)程中發(fā)生的火災不是災難性的。她還表示：“我們目前已經(jīng)完全掌握使這些電池組在異常情況下的風(fēng)險降到最低的技術(shù)，即使在極端條件下?！?/p>

　　去年五月，一架實(shí)驗性的電動(dòng)飛機在布達佩斯附近的一個(gè)機場(chǎng)起飛后不久便墜毀，造成飛行員和乘客死亡。這是由德國制造公司西門(mén)子和Magnus公司合作研發(fā)的eFusion飛機，據悉，當時(shí)前者正在對飛機上的高功率密度電動(dòng)機和能量密度電池進(jìn)行測試。事故發(fā)生后，制造商表示墜毀原因不明，但目擊者聲稱(chēng)，在起火前看到飛機在低空飛行，然后在近乎垂直的俯沖過(guò)程中墜毀。如果這架飛機確實(shí)是在空中著(zhù)火，電池肯定會(huì )成為主要調查因素。

　　這架單馬達飛機的墜毀是一場(chǎng)悲劇，也是新興的電動(dòng)飛行行業(yè)遭受的一次挫折。同時(shí)這也是一個(gè)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(cháng)流。

　　Aboulafia表示：“就僅僅以搭載量為例，基于電池的飛行技術(shù)與傳統噴氣式飛機的差距不僅僅是幾十年之遙。電動(dòng)飛行汽車(chē)的夢(mèng)想將在相當一段時(shí)間內也只能是‘白日夢(mèng)’?！?/p>