電動(dòng)飛機(jī)革命面臨障礙
隨著電力推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)展,許多公司都正致力于電動(dòng)飛機(jī)項(xiàng)目,但是電動(dòng)飛機(jī)在設(shè)計(jì)、監(jiān)管認(rèn)證和運(yùn)營(yíng)模式等方面都面臨挑戰(zhàn)。
英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》 西爾維亞?普法伊費(fèi)爾 報(bào)道
一款名為“艾麗斯”(Alice)的飛機(jī)在不久前的巴黎航展受到了關(guān)注。這個(gè)兩年一度的展會(huì)歷來(lái)是世界航空巨頭波音(Boeing)和空客(Airbus)展開(kāi)引人注目的訂單大戰(zhàn)并一決勝負(fù)的舞臺(tái),但今年的巴黎航展體現(xiàn)了航空業(yè)對(duì)未來(lái)的光明期望:電動(dòng)飛機(jī)。
目前仍在開(kāi)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。“艾麗斯”有望重新定義支線飛機(jī)市場(chǎng)。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(rèn)為,航程和載客量都不錯(cuò)的純電動(dòng)飛機(jī)至少還要10年才能問(wèn)世,但Eviation等一些先驅(qū)者認(rèn)為,這樣的未來(lái)可能會(huì)更早到來(lái)。該公司希望最早在2022年開(kāi)始將其飛機(jī)投入商用。
艾麗斯在展會(huì)上遇到了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(dòng)飛機(jī)推向市場(chǎng)的計(jì)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(dòng)機(jī)以來(lái)最偉大的一場(chǎng)革命之中。
根據(jù)咨詢(xún)公司羅蘭貝格(Roland Berger)最近的估計(jì),現(xiàn)在世界各地大約有170個(gè)不同的電動(dòng)飛機(jī)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,項(xiàng)目數(shù)量自2018年4月以來(lái)增加了50%。針對(duì)空中出租車(chē)市場(chǎng)的項(xiàng)目占據(jù)了一半以上。約十分之一的項(xiàng)目專(zhuān)注于支線航空和大型商飛市場(chǎng),涵蓋中短途航班服務(wù)。其余則涵蓋公務(wù)機(jī)和通用航空市場(chǎng)。
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(jìn)——當(dāng)它到來(lái)的時(shí)候——將成為該行業(yè)自上世紀(jì)40年代以來(lái)最大的革命。”
歐盟(EU)的“2050年航路計(jì)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(gè)重要因素——氮氧化物的排放須下降90%,飛機(jī)噪音須下降65%。
但飛機(jī)制造商和航空公司也在努力滿足公眾對(duì)飛行的持續(xù)堅(jiān)挺的需求。國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)(International Air Transport Association)去年預(yù)測(cè),到2037年,年度航空乘客數(shù)量可能會(huì)翻番,達(dá)到82億人次。
關(guān)于電動(dòng)飛行何時(shí)能具有商業(yè)可行性,人們有各種各樣的預(yù)測(cè)。大多數(shù)人都認(rèn)為,到2050年,短距離搭載少量乘客的純電動(dòng)空中出租車(chē)將成為現(xiàn)實(shí)。
仍使用傳統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)提供推力的混合動(dòng)力飛機(jī)也很可能投入使用,屆時(shí)將專(zhuān)注于支線航空。但業(yè)界共識(shí)是,人們?nèi)圆惶赡艹俗冸妱?dòng)飛機(jī)進(jìn)行長(zhǎng)途飛行。
美國(guó)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(dòng)機(jī)發(fā)明以來(lái),其性能只翻倍了兩次”。
他說(shuō):“如果你把思考范圍限定于傳統(tǒng)技術(shù),那么這種進(jìn)步的步伐已經(jīng)相當(dāng)緩慢了。所以問(wèn)題是,還有其他將顛覆這個(gè)行業(yè)的技術(shù)嗎?”
勞斯萊斯正致力于三個(gè)不同的電動(dòng)飛機(jī)方案。但其首席技術(shù)官保羅?斯坦(Paul Stein)預(yù)計(jì),A320等中型飛機(jī)或更大型飛機(jī)不會(huì)有太大變化。斯坦表示,這些飛機(jī)“仍將主要由燃?xì)廨啓C(jī)提供動(dòng)力,采用傳統(tǒng)機(jī)身機(jī)翼造型”,盡管他認(rèn)為可持續(xù)燃料將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
電動(dòng)飛機(jī)的一個(gè)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(gè)問(wèn)題是重量:傳統(tǒng)噴氣式飛機(jī)會(huì)隨著燃料燃燒重量越來(lái)越輕,但混合動(dòng)力或純電動(dòng)飛機(jī)在整個(gè)飛行過(guò)程中攜帶的電池重量不會(huì)變化。
氫燃料電池也可能在電動(dòng)飛機(jī)的未來(lái)中發(fā)揮作用。伊利諾伊大學(xué)(University of Illinois)今年宣布,美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)正在資助一個(gè)開(kāi)發(fā)低溫氫燃料電池系統(tǒng)的項(xiàng)目,該系統(tǒng)可以為純電動(dòng)飛機(jī)提供動(dòng)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(dòng)機(jī)中混合,會(huì)產(chǎn)生一種強(qiáng)大的反應(yīng),這種反應(yīng)的能量可以轉(zhuǎn)化為電能,為推進(jìn)系統(tǒng)提供動(dòng)力。
對(duì)于所有類(lèi)型的電動(dòng)飛機(jī)來(lái)說(shuō),監(jiān)管和認(rèn)證都是重大障礙。歐洲、美國(guó)和中國(guó)的航空安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)都在研究空中出租車(chē)的提案,但要讓大型全電動(dòng)飛機(jī)獲得認(rèn)證,很可能需要數(shù)十年時(shí)間。
專(zhuān)家預(yù)測(cè),最大的變化將出現(xiàn)在支線航空和通勤航空市場(chǎng)。斯坦表示,到2050年,搭載20至90人、最遠(yuǎn)可飛行1000英里的支線飛機(jī)很可能采用混合動(dòng)力。飛機(jī)將會(huì)變得更高效和更安靜,飛機(jī)需要的跑道會(huì)更短。
PA Consulting的航空航天專(zhuān)家蓋?諾里斯(Guy Norris)預(yù)計(jì),隨著該行業(yè)應(yīng)對(duì)充電等挑戰(zhàn),整個(gè)交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)發(fā)生變化。隨著人們對(duì)航空旅行的需求不可阻擋地增長(zhǎng),諾里斯預(yù)計(jì),將出現(xiàn)一個(gè)人們對(duì)長(zhǎng)時(shí)間呆在大型機(jī)場(chǎng)感到厭倦的“臨界點(diǎn)”。
“問(wèn)題是,你怎么掙錢(qián)?”他問(wèn),“運(yùn)營(yíng)模式是什么?按需交通是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的還是更像公交車(chē)那樣能夠上下車(chē)呢?”
隨著電力推進(jìn)的應(yīng)用,飛機(jī)的常規(guī)造型——一個(gè)機(jī)身兩個(gè)機(jī)翼——也可能發(fā)生變化。幾十年來(lái),研究實(shí)驗(yàn)室一直在設(shè)計(jì)所謂的“翼身融合”客機(jī),但一直沒(méi)有成為現(xiàn)實(shí)。這種新造型飛機(jī)的機(jī)身和機(jī)翼間沒(méi)有明顯的分界線。相反,機(jī)翼與寬闊平坦的機(jī)身融為一體。
對(duì)長(zhǎng)途飛行的乘客而言,機(jī)艙內(nèi)的數(shù)字環(huán)境可能是主要變化。預(yù)計(jì)機(jī)內(nèi)將提供虛擬現(xiàn)實(shí)娛樂(lè)或其他沉浸式體驗(yàn)。
任何變化都不可能一夜之間發(fā)生。斯坦說(shuō):“航空的歷史,尤其是大型飛機(jī)的歷史,一直都是一種進(jìn)化而非革命?!?/span>
圖片來(lái)源:Getty Images
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