“新能源”飞机空中“竞赛”：能续航多久？坐不坐？

这几年，在国家政策扶持下，新能源汽车产业逐步壮大，越来越多的新能源汽车出现在大众视野中。现在，这股“新能源”绿色风暴已经刮上了天——新能源飞机的出现，正在改变传统飞机高碳排放量的局面。虽然我们可能不太感觉得到，然而数据表明，民航业贡献了全球碳排放量的2.5% 左右。治理航空污染已经成为航空业的一大努力方向。

前些日子，一架号称世界上最大的全电动商用飞机在华盛顿州的飞机跑道上进行首次飞行，共飞行了28分钟，在飞机着陆后，飞机续航电池中的能量还有10%的冗余。这架由美国赛斯纳208B改装的飞机名为eCaravan，由发动机制造商MagniX与航空公司AeroTEC合作推出，可搭载10-14人，续航高达912海里（1689公里）。

该飞机采用了MagniX公司的750马力Magni500推进系统，这款重达132千克的电动机能提供560千瓦的功率，并能直接向螺旋桨提供动力，效率超过93％。

事实上，新能源飞机由来已久，早在1957年，世界上第一架银锌电池驱动的电动模型飞机诞生。1973年德国奥地利生产的一架HB-3滑翔机被改装成电动飞机，成功载人飞行了12分钟。

世界上第一架太阳能飞机 Sunrise Ⅰ，由 DARPA 资助、Boucher所设计。无人机采用正常式布局，机翼上铺设4096块太阳能电池，无人机总质量12. 25 kg，1974年11月4日，Sunrise Ⅰ 在加利福尼亚的Camp Irwin进行了无人机3～4小时的低空首飞。

包括太阳能在内，以风能、核能以及生物燃料和氢能等新能源为电源，通过电机带动螺旋桨、管道风扇或其他装置，产生前进动力的飞机都可以称为新能源飞机。根据飞机的能源需求和飞行特点，目前在用或可用于飞机的新能源主要包括锂电池、燃料电池、太阳能电池、超级电容和无线功率传输，这样的飞机也叫电动飞机。

和电动汽车一样，电动飞机首先需要考虑的就是续航能力，续航能力的提升主要依赖于电池的能量密度。飞机燃油的能量密度大约为12.7千瓦时/千克，而目前电池能量密度最大能够达到0.5千瓦时/千克，两者相差很大。好在传统燃油发动机效率比较低，传统燃气涡轮航空发动机的总体效率为35%～50%，而电动飞机中电力推进系统的效率要比燃油发动机的效率高两到三倍。但就整体而言，目前电动飞机还没有达到燃油飞机的水平。

而在目前的电池水平下，为了保证续航能力，电动汽车会选择铺设更多的电池，然而这并不适用于电动飞机。相较于汽车，飞机对减重有更高的要求，电动飞机的一大技术指标就是动力系统的功重比（动力设备能够产生的功率与其质量之比），目前，理想状态下电机的最大功重比通常小于20千瓦/千克。要想继续增加电机的功重比，还需要在推进电机的热设计、磁性能设计、结构冷却设计等方面进行技术创新。

除此之外，电动汽车可以在中途利用充电桩进行充电，而电动飞机……显然没必要，充电一小时，折腾半小时，飞行10分钟的飞行体验想必不会太美好。所以，基于目前的电池能量密度和动力系统功重比，采用电力系统直接驱动大型飞机进行长途飞行还有一定困难。

虽然人们仍不太可能乘坐纯电动飞机进行长途飞行，但这并不妨碍电动飞机的发展。根据咨询公司罗兰贝格(Roland Berger)的估计，世界各地大约有170个不同的电动飞机开发项目，项目数量自2018年4月以来增加了50%。针对空中出租车市场的项目占据了一半以上。约十分之一的项目专注于支线航空和大型商飞市场，涵盖中短途航班服务。或许在未来，短距离搭载少量乘客的纯电动空中出租车将成为现实。

相比载人电动飞机，轻小型电动无人机可以满足长航时需求，具有更为广阔的市场。洛克希德·马丁公司设计了 Stalker exreme Endurance(XE)燃料电池无人机，无人机翼展3.6m,总质量11kg,有效载荷2.5kg,升限6km.采用AM公司的固体氧化物燃料电池,航时超过8h。

2014年，武汉众宇动力系统科技有限公司开发了“天行者”燃料电池无人机，2015年，首飞12h,创造了国内燃料电池无人机最长航时纪录。

2019年，韩国Meta Vista公司研发了四旋翼平台，采用Intelligent Energy 公司800W的燃料电池动力模块，配备了6L液态氢气储氢瓶，试飞了12h，创造了目前旋翼类无人机最长航时记录。

任何变化都不可能一夜之间发生。显然，电动飞机的商业化还有一段路要走。正如劳斯莱斯首席技术官保罗•斯坦(Paul Stein)所说：“航空的历史，尤其是大型飞机的历史，一直都是一种进化而非革命。”

彩蛋

没错，就是那个卖汽车的劳斯莱斯，他们已经研究电动飞机好几年了。2019年，劳斯莱斯展示了一款单座、零排放的纯电动飞机，该飞机最高时速预计将达到300英里/小时（480公里/小时），拥有200英里（约320公里）的续航里程，预计将在2020年进行试飞。

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