贷款 贷款攻略 新型贷款 电动飞机,人类还需要哪些探索?
电动飞机,人类还需要哪些探索?

混合动力或纯电动汽车已经是很常规的研究方向,但受限于电池技术的发展,一直无法有效解决成本问题。政府补贴能补偿一部分研发成本,可接连曝光的骗保案,已经给未来政策走向蒙上一层阴影。

作者|刘敏

编辑|陈光

网址|www.xtecher.com

ID|Xtecher

可充电的飞机

在产业“寒冬”下,国外一家科技创业公司Wright Electric竟突发奇想,想让航空公司将电力作为飞机燃料使用。

该公司在美国创业孵化器Y Combinator的演示节上表示,他们希望给300公里以下的短途航班提供可充电的动力电池,并打算给这种可充电的飞机建立飞机场。

Wright Electric还宣布,将与英国航空公司EasyJet建立合作伙伴关系,共同研发一款有150个座位的737电动飞机。

EasyJet是英国最大、欧洲第二大廉价航空公司,营运超过600条的国内、国际航线,航点遍布32个国家,波音737是其主力机型。

Wright Electric公司在进行演示

但电力能否解决飞机对能源的巨大需求存疑。飞机起飞时需要的功率几乎相当于一个小型城市的用电功率,目前的电池技术显然还满足不了。就拿相对成熟的电动车电池来说,不仅成本昂贵而且需要经常充电,严重影响了电动车大规模推广。复杂度更高的充电飞机自然无法逃避这个问题。

此外,如何在持续输出动力和电池体积、电池安全之间取得平衡,也是一个长期工程。从任何层面看,用电力取代航空燃油都吃力不讨好。

作为创业公司,Wright Electric似乎也只是在输出一个颇有噱头的概念而已。其表示,相信电池技术会在10年内有重大进步,反之,他们会考虑在飞机中安装类似雪佛兰 Volt 的混合动力系统,让飞机实现半电动化。

什么可以替代航空燃油?

Wright Electric并非第一个在航空燃料上动脑筋的公司。

在知乎“如果石油能源耗尽后,飞机可以用什么能源来飞行?”问题下,答案五花八门。有人说生物燃料,有人说氢燃料,有人说太阳能,还有提核能和天然气的。

而反对意见认为,随着页岩油/气等的发现,石油短时间内不会被耗光,目前也没有比石油更适合的能源,可以高效率、小体积、安全并且长时间地为飞机提供如此高的输出功率。

从各项研究结果来看,上述替代能源确实都存在短期难以攻克的问题,如太阳能,就受限于接受太阳能的时长、覆盖面积以及光电转化率。

太阳能飞机

但偏偏就有勇者来挑战这一难题。来自瑞士的阳光动力(Solar Impulse)公司历时13年,耗资1.6亿瑞士法郎(约1.6亿美元)打造了一台名为“阳光动力二代(Solar Impulse 2)”的太阳能飞机,其亮点包括长航时,不耗费一滴燃油,可昼夜连续飞行。

据介绍,“阳光动力二代”翼长约240英尺,宽度比肩波音747,因为机身采用碳纤维制造,重量只相当于一辆小汽车。为充分吸收太阳能,整块机翼都被17000多块光伏电板包裹,能源被收集后将转存至锂电池中,以供飞机夜间飞行。

“阳光动力二号”设计图

“阳光动力二代”于2014年6月2日在瑞士西部城市帕耶讷成功首飞后,在2015年3月9日启动了全球首次太阳能环球飞行,并于2016年7月26日挑战成功,全程3.5万公里,足迹遍布阿拉伯海、印度、缅甸、中国、太平洋、美国、大西洋、南欧、北非等。

其惊艳的表现吸引了ABB、谷歌等的注意。ABB是世界第二大太阳能逆变器供应商,将为“阳光动力二代”提供关键电力支持,谷歌则对飞机穿越美国进行了直播,拉里·佩奇还亲自到访阳光动力航空实验室。

瑞士的阳光动力其实并不是第一个吃螃蟹的。美国人埃里克·雷蒙德、德国斯图加特大学(Stuttgart University)的沃特·尼茨曼恩教授、美国航空环境公司、美国AC Propulsion公司创始人艾伦·科考尼以及QuinetiQ公司,或研发或操控过太阳能飞机,但他们都没有成功实现商用,甚至发生过撞机事件。

困难主要来自三方面:

1、太阳能是稀薄能源,发电功率低,每平米光照功率强的时候约为1000W,20%-40%的光电转化率也难叫人满意,且成本高昂。

2、材料结构强度极限,为了扩大太阳能覆盖面积,飞机必须设计很大的机翼,这就对机翼重量控制提出极高要求。目前的材料只有碳纤维能勉强达标,但碳纤维并不便宜,T300级别的碳纤维,其生产成本是50-80元/kg,而钢铁的价格是2元/kg。

3、储能困难,现有电池单位重量的储能能力较低,要想给飞机连续提供能量,取决于天气,连续晴天,飞机才敢起飞。

难以降低的成本

而与太阳能天然、免费的特性相比,其他替代能源,如生物燃料、氢燃料、核能,阻力更多在于成本。

资料显示,生产生物燃油过程中消耗的能量,要远大于燃烧生物燃料可以产生的能量,性价比并不高,且炼油技术提升空间有限,除非上游基因技术实现突破,能大幅提高生物质含油量。

至于核能,不考虑其不可控性,以及切尔诺贝利和日本福岛地震事件给人类带来的心理恐慌,成本也是一道门槛。事实上,美苏两国早在几十年前就研发过核动力飞机,甚至推出了样机,在技术上并没有问题。但飞机复杂程度太高,成本与烧航空油料的飞机相比,并无竞争性。最终也被搁置。

由以上分析,不难想象,航空公司在相当长一段时间内仍无法摆脱对石油的依赖,到直接使用氢燃料或核能带动的飞机,估计要很久远了,说不定那时人类已经研发出新型运输工具,不再需要飞机了呢?

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