“新能源”飛機空中“競賽”：能續航多久？坐不坐？
轉自【航空知識】
【作者】崔媛
這幾年，在國家政策扶持下，新能源汽車產業逐步壯大，越來越多的新能源汽車出現在大眾視野中。現在，這股“新能源”綠色風暴已經刮上了天——新能源飛機的出現，正在改變傳統飛機高碳排放量的局面。雖然我們可能不太感覺得到，然而數據表明，民航業貢獻了全球碳排放量的2.5% 左右。治理航空污染已經成為航空業的一大努力方向。
前些日子，一架號稱世界上最大的全電動商用飛機在華盛頓州的飛機跑道上進行首次飛行，共飛行了28分鐘，在飛機着陸後，飛機續航電池中的能量還有10%的冗餘。這架由美國賽斯納208B改裝的飛機名為eCaravan，由發動機製造商MagniX與航空公司AeroTEC合作推出，可搭載10-14人，續航高達912海里（1689公里）。
該飛機採用了MagniX公司的750馬力Magni500推進系統，這款重達132千克的電動機能提供560千瓦的功率，並能直接向螺旋槳提供動力，效率超過93％。
事實上，新能源飛機由來已久，早在1957年，世界上第一架銀鋅電池驅動的電動模型飛機誕生。1973年德國奧地利生產的一架HB-3滑翔機被改裝成電動飛機，成功載人飛行了12分鐘。
世界上第一架太陽能飛機 Sunrise Ⅰ，由 DARPA 資助、Boucher所設計。無人機採用正常式佈局，機翼上鋪設4096塊太陽能電池，無人機總質量12. 25 kg，1974年11月4日，Sunrise Ⅰ 在加利福尼亞的Camp Irwin進行了無人機3～4小時的低空首飛。
Sunrise Ⅰ 太陽能無人機
包括太陽能在內，以風能、核能以及生物燃料和氫能等新能源為電源，通過電機帶動螺旋槳、函道風扇或其他裝置，產生前進動力的飛機都可以稱為新能源飛機。根據飛機的能源需求和飛行特點，目前在用或可用於飛機的新能源主要包括鋰電池、燃料電池、太陽能電池、超級電容和無線功率傳輸，這樣的飛機也叫電動飛機。
和電動汽車一樣，電動飛機首先需要考慮的就是續航能力，續航能力的提升主要依賴於電池的能量密度。飛機燃油的能量密度大約為12.7千瓦時/千克，而目前電池能量密度最大能夠達到0.5千瓦時/千克，兩者相差很大。好在傳統燃油發動機效率比較低，傳統燃氣渦輪航空發動機的總體效率為35%～50%，而電動飛機中電力推進系統的效率要比燃油發動機的效率高兩到三倍。但就整體而言，目前電動飛機還沒有達到燃油飛機的水平。
而在目前的電池水平下，為了保證續航能力，電動汽車會選擇鋪設更多的電池，然而這並不適用於電動飛機。相較於汽車，飛機對減重有更高的要求，電動飛機的一大技術指標就是動力系統的功重比（動力設備能夠產生的功率與其質量之比），目前，理想狀態下電機的最大功重比通常小於20千瓦/千克。要想繼續增加電機的功重比，還需要在推進電機的熱設計、磁性能設計、結構冷卻設計等方面進行技術創新。
雖然人們仍不太可能乘坐純電動飛機進行長途飛行，但這並不妨礙電動飛機的發展。根據諮詢公司羅蘭貝格(Roland Berger)的估計，世界各地大約有170個不同的電動飛機開發項目，項目數量自2018年4月以來增加了50%。針對空中出租車市場的項目佔據了一半以上。約十分之一的項目專注於支線航空和大型商飛市場，涵蓋中短途航班服務。或許在未來，短距離搭載少量乘客的純電動空中出租車將成為現實。
相比載人電動飛機，輕小型電動無人機可以滿足長航時需求，具有更為廣闊的市場。洛克希德·馬丁公司設計了 Stalker exreme Endurance(XE)燃料電池無人機，無人機翼展3.6m,總質量11kg,有效載荷2.5kg,升限6km.採用AM公司的固體氧化物燃料電池,航時超過8h。
2014年，武漢眾宇動力系統科技有限公司開發了“天行者”燃料電池無人機，2015年，首飛12h,創造了國內燃料電池無人機最長航時紀錄。
2019年，韓國Meta Vista公司研發了四旋翼平台，採用Intelligent Energy 公司800W的燃料電池動力模塊，配備了6L液態氫氣儲氫瓶，試飛了12h，創造了目前旋翼類無人機最長航時記錄。
任何變化都不可能一夜之間發生。顯然，電動飛機的商業化還有一段路要走。正如勞斯萊斯首席技術官保羅•斯坦(Paul Stein)所説：“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。”
彩蛋
沒錯，就是那個賣汽車的勞斯萊斯，他們已經研究電動飛機好幾年了。2019年，勞斯萊斯展示了一款單座、零排放的純電動飛機，該飛機最高時速預計將達到300英里/小時（480公里/小時），擁有200英里（約320公里）的續航里程，預計將在2020年進行試飛。
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