電動(dòng)飛機(jī)有望成為現(xiàn)實(shí) 面臨三大挑戰(zhàn)

• 2018年7月9日 GuoMeng來源：騰訊科技 1434 95
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  2018-2023年版石油運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告

  區(qū)域產(chǎn)業(yè)規(guī)劃是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的核心內(nèi)容，是各級(jí)政府部門發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)的“路線圖”，對于區(qū)域發(fā)展規(guī)劃來說，就相當(dāng)于一張藍(lán)圖對一個(gè)建筑物的重要性，有了這張“藍(lán)圖”，區(qū)域才能在有規(guī)劃有計(jì)...

7月9日消息，據(jù)外媒報(bào)道，2008年，由于油價(jià)上漲，電動(dòng)汽車經(jīng)歷了重生?，F(xiàn)在已是2018年，電動(dòng)航空領(lǐng)域也是時(shí)候重生了。

電動(dòng)飛機(jī)有望成為現(xiàn)實(shí) ?面臨三大挑戰(zhàn)

7月9日消息，據(jù)外媒報(bào)道，2008年，由于油價(jià)上漲，電動(dòng)汽車經(jīng)歷了重生?，F(xiàn)在已是2018年，電動(dòng)航空領(lǐng)域也是時(shí)候重生了。在過去的幾十年里，航空領(lǐng)域和各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都取得了進(jìn)展。1986年，伯特·魯坦(Burt Rutan)在沒有燃油補(bǔ)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(dòng)的飛機(jī)的首次環(huán)球航行。這次旅程始于阿布扎比，16個(gè)月后最終回到了起點(diǎn)。這架飛機(jī)不同于以往的其他飛機(jī)，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(dòng)機(jī)和4塊41千瓦時(shí)的鋰電池。

這個(gè)小男孩正通過飛機(jī)窗口向外看得入迷

2016年，這架名為“太陽動(dòng)力2號(hào)”(Solar Impulse 2)的飛機(jī)完成處女航，并從此改變了航空業(yè)的格局。從那時(shí)起，電動(dòng)商用飛機(jī)的前景就從夢想變成了可能。電動(dòng)飛機(jī)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(huì)(European Commission)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，飛機(jī)排放目前占?xì)W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(gè)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(dòng)航空的發(fā)展，這些不斷上升的排放可能會(huì)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(dòng)飛機(jī)將帶來無數(shù)好處。新型飛機(jī)將帶來更便宜的票價(jià)、更低的噪音和更高的爬升速度。有了電動(dòng)引擎，飛機(jī)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(jī)在高海拔地區(qū)效率較低。因此，飛機(jī)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(dòng)飛機(jī)的理想和創(chuàng)新有各種各樣的宣傳，但我們距離實(shí)現(xiàn)電動(dòng)飛機(jī)的商業(yè)飛行目標(biāo)仍有很長的路要走。伯特·魯坦(Burt Rutan)設(shè)計(jì)的Long-EZ是最近電動(dòng)飛機(jī)的最新例證。2012年，作為速度最快的電動(dòng)飛機(jī)之一，這架飛機(jī)的時(shí)速達(dá)到326公里，但其只搭載了一名乘客。相比之下，波音787客機(jī)的飛行速度為每小時(shí)941公里，載客量超過242人。

以目前電池和發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度計(jì)算，電動(dòng)航空的實(shí)現(xiàn)還有很長的路要走。即使到2030年，混合動(dòng)力技術(shù)有望被用于商業(yè)航空。

目前正在進(jìn)行的一個(gè)項(xiàng)目被稱為美國宇航局(NASA)電動(dòng)飛機(jī)試驗(yàn)臺(tái)。這個(gè)項(xiàng)目著眼于解決目前電動(dòng)飛機(jī)面臨的各種技術(shù)障礙。這個(gè)試驗(yàn)臺(tái)以提高效率和減輕重量成為主要目標(biāo)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，試驗(yàn)臺(tái)可以適應(yīng)為越來越大的發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

另一個(gè)存在的挑戰(zhàn)是創(chuàng)造實(shí)用的冷卻系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的熱管理需要一個(gè)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(jī)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(jī)的設(shè)計(jì)，而是電池。目前的電池?zé)o法提供電動(dòng)航空所需的動(dòng)力-重量比。目前，飛機(jī)燃料產(chǎn)生的能量是同等質(zhì)量電池的43倍。電動(dòng)航空工業(yè)正在押下重注，認(rèn)為能源儲(chǔ)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(jì)上可行的小型航空領(lǐng)域工作，它們需要達(dá)到當(dāng)前密度的五倍。好消息是，飛機(jī)的設(shè)計(jì)越來越好，隨著時(shí)間的推移，需要的動(dòng)力也越來越少。

一旦所有這一切都得到解決，另一個(gè)問題就出現(xiàn)了，即如何快速有效地更換電池，使飛機(jī)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(hù)成本比燃?xì)鉁u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(shí)候，用電量會(huì)非?？植?。

當(dāng)前競爭

Zunum Aero是一家由波音公司和捷藍(lán)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(gè)座位的混合動(dòng)力區(qū)域飛機(jī)。他們在2017年10月開始開發(fā)一款12座飛機(jī)，目標(biāo)是在2020年飛行。

該設(shè)計(jì)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(kuò)展發(fā)電機(jī)。燃?xì)鉁u輪機(jī)將被用來驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)550千瓦的發(fā)電機(jī)，以便將飛機(jī)的航程擴(kuò)展到1296公里。2018年2月，Zunum Aero宣布將建造其首架原型機(jī)。

空中客車正在與勞斯萊斯(Rolls-Royce)和西門子(Siemens)合作開發(fā)E-Fan X，這是一種混合動(dòng)力航空演示設(shè)備。這款飛機(jī)的研發(fā)工作是在空中客車Airbus E-fan基礎(chǔ)上完成的。

E-fan是兩座位原型電動(dòng)飛機(jī)，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(gè)電動(dòng)機(jī)供電。這款E-Fan于2014年首次試飛，續(xù)航時(shí)間為60分鐘。E-Fan X確實(shí)包括電機(jī)和發(fā)電機(jī)，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(dòng)飛機(jī)的過程中創(chuàng)造出一種能夠在2020年飛行的混合電動(dòng)模型，同時(shí)進(jìn)一步發(fā)展這項(xiàng)技術(shù)。

Eviation Alice是以色列的一種電動(dòng)飛機(jī)，正由Eviation Aircraft研制。這架飛機(jī)有三個(gè)螺旋槳，兩個(gè)在翼梢，一個(gè)在機(jī)身后部。該飛機(jī)具有電力推進(jìn)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(jī)中的第一個(gè)原型。

Wright Electric是一家初創(chuàng)公司，旨在研發(fā)一種商用客機(jī)，它可以使用電池推動(dòng)，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Y combinatory等機(jī)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)投資。

2017年9月，英國廉價(jià)航空公司易捷航空(EasyJet)宣布，將在2027年前與Wright Electric開發(fā)一款180座的電動(dòng)飛機(jī)。到目前為止，該公司已經(jīng)建立了兩個(gè)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(jìn)行一項(xiàng)重大任務(wù)，即開發(fā)改裝款電動(dòng)飛機(jī)，目標(biāo)是在2020年之前獲得聯(lián)邦航空管理局的認(rèn)證。這種飛機(jī)將能搭載7-9名乘客，航程可達(dá)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(jìn)行試飛。

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

據(jù)報(bào)道，這種新的電動(dòng)飛機(jī)正在研發(fā)中，一次充電就能讓最多5個(gè)人飛行240公里。這對于一架電動(dòng)飛機(jī)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(dòng)汽車，當(dāng)要讓天空中的電動(dòng)飛機(jī)變得與公路上的電動(dòng)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(dòng)飛機(jī)的漫長道路時(shí)，我們將會(huì)想起成功的電動(dòng)汽車所經(jīng)歷的危險(xiǎn)旅程。一旦突破了電池、引擎和設(shè)計(jì)的障礙，這些飛機(jī)將很快起飛。

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