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(shè)想已經(jīng)醞釀了數(shù)十年，但直到最近，這一想法的實(shí)現(xiàn)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(jī)模型。有些人甚至認(rèn)為，在未來(lái)十年內(nèi)，我們很可能可以坐在零排放的電動(dòng)飛機(jī)上一邊啃椒鹽卷餅一邊看娛樂(lè)節(jié)目。

　　目前正在開發(fā)的電動(dòng)飛行概念與Popular Science(美國(guó)月刊雜志，創(chuàng)刊于1872年，一直是全球銷量第一的生活科技信息雜志)中復(fù)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(xiàn)的反重力車輛類似。相反，這些電動(dòng)飛機(jī)大多是由輕質(zhì)碳纖維制成的、超薄的、未來(lái)式飛機(jī)與直升機(jī)的混合動(dòng)力車。但是，這些尺寸為成人大小的飛機(jī)能夠垂直起降、安全操作和盈利的設(shè)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計(jì)劃

　　目前，至少有20家公司正在制定空中出租車計(jì)劃，其中包括波音和空中客車等傳統(tǒng)飛機(jī)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(qū)動(dòng)型飛機(jī)，以消除傳統(tǒng)直升機(jī)和噴氣式客機(jī)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(xiàn)狀是，由于電池重量過(guò)大且價(jià)格昂貴，實(shí)現(xiàn)升空仍存在一定難度。而特斯拉Model 3或雪佛蘭等電動(dòng)汽車搭載的強(qiáng)大電池技術(shù)卻不足以給雙座以上的飛機(jī)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(biāo)，這指的是儲(chǔ)存在一個(gè)特定系統(tǒng)中的能量，而當(dāng)前的電池沒(méi)有足夠的能量使大多數(shù)飛機(jī)離開地面。我們可以通過(guò)一個(gè)數(shù)字來(lái)感受一下原因：噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量高于同等重量的電池43倍之多。

　　儲(chǔ)能技術(shù)會(huì)在未來(lái)大幅改善嗎?

　　那么，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)能在未來(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(dá)到目前的5倍左右。按照目前電池和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)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、航空專家Richard Aboulafia表示：“混合動(dòng)力技術(shù)遠(yuǎn)比純電池驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)更有發(fā)展前景?；旌蟿?dòng)力技術(shù)是一個(gè)更現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)，到本世紀(jì)30年代完全有可能成為現(xiàn)實(shí)?！?/p>

　　近年來(lái)，在電池驅(qū)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(jī)首次完成了為期一年的環(huán)球航行。這架飛機(jī)內(nèi)嵌17000個(gè)光伏電池，用于為其電機(jī)供電并在白天進(jìn)行充電。但沒(méi)有人認(rèn)為這是一架真正的飛機(jī)，因?yàn)槠錂C(jī)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(jī)的飛行時(shí)速約為每小時(shí)30英里，比普通的噴氣式飛機(jī)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(biāo)志性的一步 ，但同時(shí)也意味著電動(dòng)飛行技術(shù)的發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)。著名航空工程師Burt Rutan設(shè)計(jì)的全電動(dòng)飛機(jī)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(jī)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(dāng)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(jī)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(jì)劃在2022年之前將其12座客運(yùn)混合動(dòng)力噴氣式飛機(jī)投入使用。空中客車公司的全新電動(dòng)飛機(jī)E-Fan X也正在與勞斯萊斯和西門子開展合作，致力于開發(fā)混合動(dòng)力航空先驅(qū)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(shè)計(jì)并開發(fā)了短程、單座飛行電動(dòng)車Flyer，該產(chǎn)品也已經(jīng)上市。這款飛行車看起來(lái)有點(diǎn)像安裝在幾座浮橋上的雪橇，周圍環(huán)繞著一堆類似無(wú)人機(jī)的旋翼。

　　Uber則預(yù)計(jì)將在2020年前對(duì)其電動(dòng)垂直起降飛機(jī)進(jìn)行試飛。這家共享出行巨頭近期聘請(qǐng)了特斯拉的內(nèi)部電池專家Celina Mikolajczak，與公司合作研發(fā)一款能量強(qiáng)大且足夠輕的電池，使其混合動(dòng)力飛機(jī)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)飛行汽車計(jì)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，這意味著由電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)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(xiǎn)。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(zāi)不是災(zāi)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(xiǎn)降到最低的技術(shù)，即使在極端條件下。”

　　去年五月，一架實(shí)驗(yàn)性的電動(dòng)飛機(jī)在布達(dá)佩斯附近的一個(gè)機(jī)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(guó)制造公司西門子和Magnus公司合作研發(fā)的eFusion飛機(jī)，據(jù)悉，當(dāng)時(shí)前者正在對(duì)飛機(jī)上的高功率密度電動(dòng)機(jī)和能量密度電池進(jìn)行測(cè)試。事故發(fā)生后，制造商表示墜毀原因不明，但目擊者聲稱，在起火前看到飛機(jī)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(jī)確實(shí)是在空中著火，電池肯定會(huì)成為主要調(diào)查因素。

　　這架單馬達(dá)飛機(jī)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(xì)水長(zhǎng)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(tǒng)噴氣式飛機(jī)的差距不僅僅是幾十年之遙。電動(dòng)飛行汽車的夢(mèng)想將在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)也只能是‘白日夢(mèng)’?！?/p>