電動飛機革命面臨障礙
隨著電力推進系統(tǒng)的發(fā)展,許多公司都正致力于電動飛機項目,但是電動飛機在設(shè)計、監(jiān)管認證和運營模式等方面都面臨挑戰(zhàn)。
英國《金融時報》 西爾維亞?普法伊費爾 報道
一款名為“艾麗斯”(Alice)的飛機在不久前的巴黎航展受到了關(guān)注。這個兩年一度的展會歷來是世界航空巨頭波音(Boeing)和空客(Airbus)展開引人注目的訂單大戰(zhàn)并一決勝負的舞臺,但今年的巴黎航展體現(xiàn)了航空業(yè)對未來的光明期望:電動飛機。
目前仍在開發(fā)中的“艾麗斯”由總部位于以色列的初創(chuàng)企業(yè)Eviation打造?!鞍愃埂庇型匦露x支線飛機市場。它可以搭載9名乘客,航程為650英里,巡航速度為240節(jié)。許多業(yè)內(nèi)人士認為,航程和載客量都不錯的純電動飛機至少還要10年才能問世,但Eviation等一些先驅(qū)者認為,這樣的未來可能會更早到來。該公司希望最早在2022年開始將其飛機投入商用。
艾麗斯在展會上遇到了競爭對手。從波音到勞斯萊斯(Rolls-Royce),全球最大的一些工業(yè)企業(yè)都致力于把電動飛機推向市場的計劃。航空業(yè)正處于自1937年弗蘭克?惠特爾(Frank Whittle)發(fā)明噴氣式發(fā)動機以來最偉大的一場革命之中。
根據(jù)咨詢公司羅蘭貝格(Roland Berger)最近的估計,現(xiàn)在世界各地大約有170個不同的電動飛機開發(fā)項目,項目數(shù)量自2018年4月以來增加了50%。針對空中出租車市場的項目占據(jù)了一半以上。約十分之一的項目專注于支線航空和大型商飛市場,涵蓋中短途航班服務(wù)。其余則涵蓋公務(wù)機和通用航空市場。
全球治理航空污染的努力是所有這些創(chuàng)新的催化劑。航空污染占二氧化碳排放量的2%。
“該行業(yè)正日益感受到環(huán)保壓力?!绷_蘭貝格(Roland Berger)合伙人羅伯特?湯姆森(Robert Thomson)表示,“電力推進——當(dāng)它到來的時候——將成為該行業(yè)自上世紀40年代以來最大的革命?!?/span>
歐盟(EU)的“2050年航路計劃” (Flightpath 2050)要求,到2050年,每名乘客每公里的碳排放量要比2000年減少75%。造成空氣污染的一個重要因素——氮氧化物的排放須下降90%,飛機噪音須下降65%。
但飛機制造商和航空公司也在努力滿足公眾對飛行的持續(xù)堅挺的需求。國際航空運輸協(xié)會(International Air Transport Association)去年預(yù)測,到2037年,年度航空乘客數(shù)量可能會翻番,達到82億人次。
關(guān)于電動飛行何時能具有商業(yè)可行性,人們有各種各樣的預(yù)測。大多數(shù)人都認為,到2050年,短距離搭載少量乘客的純電動空中出租車將成為現(xiàn)實。
仍使用傳統(tǒng)燃氣輪機提供推力的混合動力飛機也很可能投入使用,屆時將專注于支線航空。但業(yè)界共識是,人們?nèi)圆惶赡艹俗冸妱语w機進行長途飛行。
美國工業(yè)綜合性企業(yè)聯(lián)合技術(shù)公司(United Technologies)首席技術(shù)官保羅?葉廖緬科(Paul Eremenko)指出,自1900年代中期“噴氣式發(fā)動機發(fā)明以來,其性能只翻倍了兩次”。
他說:“如果你把思考范圍限定于傳統(tǒng)技術(shù),那么這種進步的步伐已經(jīng)相當(dāng)緩慢了。所以問題是,還有其他將顛覆這個行業(yè)的技術(shù)嗎?”
勞斯萊斯正致力于三個不同的電動飛機方案。但其首席技術(shù)官保羅?斯坦(Paul Stein)預(yù)計,A320等中型飛機或更大型飛機不會有太大變化。斯坦表示,這些飛機“仍將主要由燃氣輪機提供動力,采用傳統(tǒng)機身機翼造型”,盡管他認為可持續(xù)燃料將發(fā)揮越來越大的作用。
電動飛機的一個挑戰(zhàn)是精確復(fù)制航空煤油的能量密度——航空煤油的能量密度比電池高60倍。另一個問題是重量:傳統(tǒng)噴氣式飛機會隨著燃料燃燒重量越來越輕,但混合動力或純電動飛機在整個飛行過程中攜帶的電池重量不會變化。
氫燃料電池也可能在電動飛機的未來中發(fā)揮作用。伊利諾伊大學(xué)(University of Illinois)今年宣布,美國國家航空航天局(NASA)正在資助一個開發(fā)低溫氫燃料電池系統(tǒng)的項目,該系統(tǒng)可以為純電動飛機提供動力。
氫燃料電池的挑戰(zhàn)之一是它們占用了大量的空間,但研究人員發(fā)現(xiàn)了一種方法,可以用低溫冷卻電池,并將氫氣濃縮成液體。將液氫和氧氣在發(fā)動機中混合,會產(chǎn)生一種強大的反應(yīng),這種反應(yīng)的能量可以轉(zhuǎn)化為電能,為推進系統(tǒng)提供動力。
對于所有類型的電動飛機來說,監(jiān)管和認證都是重大障礙。歐洲、美國和中國的航空安全監(jiān)管機構(gòu)都在研究空中出租車的提案,但要讓大型全電動飛機獲得認證,很可能需要數(shù)十年時間。
專家預(yù)測,最大的變化將出現(xiàn)在支線航空和通勤航空市場。斯坦表示,到2050年,搭載20至90人、最遠可飛行1000英里的支線飛機很可能采用混合動力。飛機將會變得更高效和更安靜,飛機需要的跑道會更短。
PA Consulting的航空航天專家蓋?諾里斯(Guy Norris)預(yù)計,隨著該行業(yè)應(yīng)對充電等挑戰(zhàn),整個交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施將會發(fā)生變化。隨著人們對航空旅行的需求不可阻擋地增長,諾里斯預(yù)計,將出現(xiàn)一個人們對長時間呆在大型機場感到厭倦的“臨界點”。
“問題是,你怎么掙錢?”他問,“運營模式是什么?按需交通是點對點的還是更像公交車那樣能夠上下車呢?”
隨著電力推進的應(yīng)用,飛機的常規(guī)造型——一個機身兩個機翼——也可能發(fā)生變化。幾十年來,研究實驗室一直在設(shè)計所謂的“翼身融合”客機,但一直沒有成為現(xiàn)實。這種新造型飛機的機身和機翼間沒有明顯的分界線。相反,機翼與寬闊平坦的機身融為一體。
對長途飛行的乘客而言,機艙內(nèi)的數(shù)字環(huán)境可能是主要變化。預(yù)計機內(nèi)將提供虛擬現(xiàn)實娛樂或其他沉浸式體驗。
任何變化都不可能一夜之間發(fā)生。斯坦說:“航空的歷史,尤其是大型飛機的歷史,一直都是一種進化而非革命?!?/span>
圖片來源:Getty Images
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