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    发布时间:2019/12/25

    环保问题现在越来越受重视,除了那些污染严重的化工业制造企业,航空制造业也受到了一定的影响,开始被要求减少碳排放量。

    近些年航空制造企业们也在大力推进类似碳中和的减排措施,通过使用可再生能源、换用更高效的飞机、碳补偿计划,来减少飞机所排放的温室气体。

    在这些努力下,目前同样的航行里程,相比于1990年的碳排放量已经减少了50%。

    不过,环保界仍在要求未来航空业需要找出一劳永逸的办法来解决碳排放的问题,目前能够想到的办法只有改变飞机的动力来源,用其他清洁能源代替化石燃料,比如:电。

    但想要单纯依靠电力来驱动飞机,并不是一件容易的事情。

     

    一款电动飞机渲染图

    目前看来,在可以预见的未来里,全电飞机飞机并没有大规模应用的可能。

    就目前的科技水平来看,不只是飞机,任何一种交通工具在使用电力推进时都面临着同样的问题。

    第一个问题:电源

    现在的电池水平还没有得到重大的突破创新,假设要保证能把飞机顺利的送上天空,就需要足够大的电池单元来保证飞机发动机的功率输出。举个例子,如果想让一架空客A320使用电力推动起飞并能够保证一定的续航里程,电池的重量很可能超过飞机的最大起飞重量,这种情况在现实中绝对不可能发生,这也导致了目前能见到的全电动飞机,还都是一些超小型飞机。

    巴航工业的电动验证机

    第二个问题:安全

    就目前来看,常见的用锂电池制作的电池单元很难避免自燃的风险,由于电瓶短路而引发的火灾也是数不胜数。如果是在地面上,当电动载具出现自燃情况时,乘客可以选择跳离载具以保证自身安全;但是在空中, 如果电池单元中的某一个单元发生自燃,只有一个后果:飞机变成火球从天而降,机上乘客毫无逃生的机会。在强调飞行安全的航空监管之下,飞机离实现电动化还有很长一段距离。

    第三个问题:机队规划

    从航空企业的机柜规划来看,短期内电动飞机在市场中还没有机会。以空客A320neo举例,目前生产订单已经排到了2024年前后,这批飞机在制造之后至少可以运营20年。在这段时间内,市场很难给研发及制造成本更高的电动飞机空间。而且,如果细心观察的话,不难发现航空制造商的下一代飞机研制计划,仍然是以化石燃料作为能源。

    E-Fan X 图片来源:空客

    这些公司正在探索电动飞机

    但是,凡事都没有绝对性,电动飞机也不是不可能实现。最新消息,当地时间12月10日,加拿大通勤航空Harbour Air的一架全电动DHC-2水上飞机完成首飞,该公司称这是全电动商用客机的第一次飞行测试。

    该公司的首席执行官兼创始人 Greg McDougall 亲自驾驶飞机完成了首飞,尽管飞机只在机场附近的弗雷泽河上空飞行了 5 分钟,但 McDougall 认为他们“创造了历史”,因为在这段飞行过程中没有飞机消耗 1 滴燃油。

    这是全球范围内首架商用电动飞机试飞,是否能够大规模推广还有待商榷。

    第一架商用电动飞机,来源:中新网

    除开这架电动飞机,还有其他公司做出了努力。比如斯洛文尼亚轻型飞机制造商Pipistrel目前已经成功制造出一款纯电动飞机: Alpha Trainer,可容纳一人,航程约373英里(600公里)。这对飞行员培训学校来说是好事,但在其他方面似乎没什么用处了。

    Pipistrel Alpha Trainer

    Eviation公司正在研制一架名为Alice的9人电动飞机。他们希望在2022年之前获得美国联邦航空局的批准,但由于其载客量小,并且航程只有650英里(1046公里),因此它仍然不是我们需要的商用飞机替代品。

    The Eviation Alice

    NASA正准备在位于俄亥俄州的NASA电动飞机试验台(NEAT)上进行单通道涡轮电动飞机(STARC-ABL)的首次地面试验,该概念飞机集成了边界层摄取推进器(BLI),以提高效率。但目前仍面临数个飞机级的技术挑战:

  • 1、平衡最优气动效率和尾部边界层摄取推进器(BLI)涡扇发动机之间的矛盾;
  • 2、验证BLI的收益;
  • 3、研究如何在飞机上储存电能;
  • 4、解决因为集成BLI带来额外重量的问题;
  • 5、满足安全和操纵要求。
  • 为应对上述挑战,NASA正在向工业界和学术界寻求解决方案。NASA最近与波音公司、左治亚理工学院(Georgia Tech)团队,自由工厂、ES航空公司(ES Aero)团队分别签订了一份为期12个月的合同,开展采用电动增强型推进技术和新概念构型的单通道150座民用飞机的设计研究。

    根据设想,在飞机起飞时,机翼下的发动机会产生80%的推力,在巡航时则是55%,剩余推力由尾部发动机提供。NASA认为,这种系统能减低约10%的油耗。

    目前看来,NAS这一方案或许会是得飞机系统更加复杂,制造成本也会更高。因此除非化石燃料价格上涨至无法接受的地步,否则其也很难投入实际应用。

    NASA也在推进自己的验证机

    总的看来,至少在未来30年内,全电动飞机很难大规模应用。当然, 从航空制造商的尝试来看,还是有机会见到电动动力的飞机。但是因为成本等因素,仍然会限制其在市场中的份额占比。

    即便在部分支线及短途市场,现在已经有制造商制造了部分全电动飞机原型机,但说这就是未来趋势还为之过早。或许100年后,我们才能见到大规模普及的电动飞机世界。