电池技术拖累行业变革 纯电动飞机出现至少还需

在日益兴起的环保意识下,电动汽车的大潮正汹涌袭来,与此,随着个人飞行器概念的兴起,电动飞行器也成为科技行业的研究目标之一。在如今的美国,有超过12家创业公司,正在研发使用电池或采用混合动力的飞行器。他们之中甚至有人认为,在下个10年,我们就能在零排放的情况下,享受美妙的空中旅途。
这些公司目前研究的新式飞行器,既不像《大众科学》旧刊上的复古未来主义模型,也不像《银翼杀手》和《回到未来》中那种反重力的科幻飞行器。更确切地说,它们大多是由轻质碳纤维制成的超薄、未来派的飞机-直升机混合体。,要让一人大小的飞行器能够垂直起降、安全操作,还要能商业化,这几乎完全依赖于电池技术的进步。
,至少有20家公司正在制定空中出租车计划,包括波音、空客和网约车巨头Uber等。几乎所有公司都承诺,将会专门为 这一计划生产电池供电的飞机,以避免直升机和喷气式飞机在城市中呼啸来去带来的噪音和污染。
,不像特斯拉能够从Model 3或Chevy的工业设计中挤出几分冗余,将原来的300英里续航提高至500英里,在飞行器上,依照现在的电池性能,设计上再怎么优化,也不足以让一架双座小飞机飞上几英里。
能量密度——单位体积内的包含的能量——是测试某种能源是否可用的关键标准以如今的技术,任何能够塞进飞机的电池,其所能容纳的能量都不足以使飞机离开地面。具体一点说,航空燃油提供的能量是同样重量的电池的43倍。
那么,电动航空器可能出现吗? 要想让电池在小型航空器中发挥作用,它们至少需要达到当前能量密度的5倍左右。按照当前电池能量密度每年增加5%到8%的进步速度,20年后,这是有可能的。以目前电池和电动引擎技术的发展速度来看,在2030年,就连混合电力技术也不太可能被用于商业航空。
航空专家阿布拉菲亚(Richard Aboulafia)说,相较于纯电动飞机,“混合动力技术更有前途,更为现实,在本世纪30年代就有可能实现。”
近年来,电池动力飞行器已经取得了一些重大进展。2016年6月,一架太阳能飞机完成了长达一年的环球飞行(全球)。这架“阳光动力2号”的表面安装了17000个光伏电池,为其发动机提供动力,并在白天为电池充电。即便如此,为了节省重量,飞机仍然砍掉了许多东西机舱没有加压、没有暖气、只能容纳1名飞行员,且只能以每小时30英里的地速(相对于地面的速度),比普通飞机慢18倍左右。虽然“阳光动力2号”在电动飞机路上迈出了积极一步,但它也展示了前路的漫长。
由著名航空工程师鲁坦(Burt Rutan)设计的朗欧萨,是这条路上另一个里程碑。2012年,它成为飞行速度最快的电动飞机之一,以每小时202.6英里的速度,实现载人飞行。,波音787可以以每小时585英里的速度飞行,是“阳光动力2号”和“242号”的2倍多,更何况,它上面还可搭载242名乘客。
幸好,一些创业公司并没有被这些挑战吓倒。Zunum Aero是一家由波音Horizon X和捷蓝航空支持的创业公司,它的目标是到2022年,将载有12名乘客的混合动力喷气式飞机送上天空。与此,空客E-Fan X也正与罗尔斯•罗伊斯、西门子合作开发混合电力原型机。而由拉里•佩奇(Larry Page)创办的Kitty Hak,刚刚开始销售其电动单座短途飞行机。它看起来有点像一个装在两个浮筒上的雪橇,周围环绕着一堆无人机一样的旋翼。
Uber预计,到2020年,其电动垂直起降飞机将进行试飞。为此,他们最近专门从特斯拉挖来了电池专家米科尔扎克(Celina Mikolajczak),负责研发一种既强大又轻盈的电池,使其能够使用在他们的飞机-直升机混合体空中的士上。
“电池化学技术将越来越先进,”米科尔扎克在今年5月的洛杉矶Uber lift大会上说,“,这意味着电动飞机的未来也正变得越来越好”。
米科尔扎克也指出,激进的电池技术带来了更高的风险。她说,他们面临的挑战是,要确保飞机上发生火灾时,不会造成灾难性的后果。“我们已经研究出方法,让这些电池组在即使是在最极端的情况下,也不会剧烈爆炸。”
去年5月,一架实验性电动飞机从布达佩斯附近的一个机场起飞后不久坠毁,飞行员和乘客遇难。飞机制造商表示,事故原因尚不清楚,但目击者称,他们看到飞机在低空飞行,然后起火,紧接着近乎垂直地俯冲最低。如果飞机确实在空中着火,电池肯定是。协助制造这架Magnus eFusion飞机的西门子正在检测飞机的大功率电机和高密度电池。
这场悲剧是新兴电动飞行领域的一次重大挫折,也是一个明显信号用电池替代燃油并不容易,也不可能在短时间内取得突破。

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