在2008年,电动汽车经历了一次重生,原因是油价上涨。现在是2018年,现在是另一个重生的时刻-电气航空。几十年来,整个航空领域和各个方面都取得了进步。 1986年,伯特·鲁坦(Burt Rutan)在全球进行了不间断的,不加油的首次飞行。

30年后的今天,又一次环游世界,标志着第一次电动环行。崇高的旅程始于阿布扎比和  16个月后  回到旅程开始的地方。这架飞机与以前的其他飞机不同,没有排放物,也没有燃烧燃料。取而代之的是,它使用太阳能电池板,电动机和4个41千瓦时的大型锂离子电池。

这款名为“太阳动力2”的飞机于2016年完成飞行,改变了航空世界。从那时起,电动商用飞机的梦想已从梦想变成了可能。

包括电动飞行在内的未来将是一个积极的前景,它将大大减少当前航空业的燃油消耗,减少排放并创造更清洁的环境。

根据欧洲委员会, 飞机排放量目前约占欧盟温室气体排放总量的3%,约占世界温室气体排放总量的4%。这是一个相当大的百分比,并且还在以快速的速度增长。相比之下,从伦敦到纽约的航班人均排放量大约相当于欧盟一个人为他们的房屋供暖一年的排放量。

使用电动航空,可以减少这些上升的排放。这将使雄心勃勃的欧盟目标到2030年将温室气体排放量减少到1990年水平的40%,到2050年减少1990年的80%。

从乘客的角度来看,电动飞机是一个巨大的胜利。新飞机将使机票更便宜,噪音更小,爬升率更高。使用电动发动机,飞机能够在空气阻力较小的较高海拔下保持性能,这与内燃机在这些海拔下的效率较低的情况不同。因此,飞机发动机必须功率较小以产生等效速度。

照片由盖蒂图片社提供

挑战性

尽管围绕电动飞行的理想进行了所有宣传和创新,但要使我们的商业航班由电动发动机提供动力,还有很长的路要走。 Burt-Rutan设计的Long-EZ 是最近一次电动飞行的一个实例。 2012年,这是飞机上最快的电动飞机之一,时速为202.6英里/小时,载有一名乘客。相比之下,波音787的时速为585英里/小时,可搭载242多名乘客。还有很长的路要走,以目前的电池和电动引擎技术发展,直到2030年,混合动力技术才被用于商用航空。

目前,有一个正在进行中的项目称为NASA电动飞机试验台。该项目正在研究当前电动飞行的技术障碍。使用该测试台,目标是提高效率和减轻重量。随着技术的进步,测试台可以适应为越来越大的发动机提供动力。

存在的另一个挑战是创建一种可以使用的实用冷却系统。这些系统的热管理将需要一个可以拒绝任何地方的系统 飞行中产生50至800 kW的热量。用于大功率电子设备的集成功率模块需要冷却系统。需要开发用于改善热性能的材料,并开发用于电力电子冷却的轻型系统。为了降低飞机的电阻,将需要超导和过冷的电子设备。

电池

在这一点上,最重要的限制因素不是引擎的重量或飞机的设计,而是电池。此时的电池无法提供电动航空可行所需的功率重量比。当前,喷气燃料产生的能量是等效电池质量的约43倍。电动航空业押注储能技术将在未来显着改善。电池能量密度每年可能增长5%至8%。为了使电池处于在小型航空中经济可行的地步,他们将需要实现 电流密度的五倍。好消息是,飞机的设计正变得越来越好,并且随着时间的推移将需要越来越少的动力。

一旦解决所有这些问题并解决了另一个问题。如何快速有效地更换电池,使飞机从着陆到接载新乘客再起飞之间有一个快速的周转时间?最好的解决方案是更换电池,但是即使这种解决方案也有其困难。与燃气轮机相比,电池的维护成本更高,最重要的是,仅需要进行1,500个充电周期即可更换电池。另外,在需要对这些电池充电的那天,电力消耗最高。

目前比赛

祖纳姆航空  是由波音和捷蓝航空支持的公司,自2013年以来一直在研究10至50座混合动力支线飞机的家族。他们于2017年10月开始研发12座飞机,目标是2020年飞行。该设计包括一系列混合风道式风扇,仅由电池驱动以进行短途旅行;以及增程发电机,可提供1 MW至4-5 MW的功率。燃气轮机将用于驱动两台550kW发电机,以将飞机的射程扩大到700海里。 2018年2月,Zunum宣布正在建造其首个原型。

照片由Zunum提供

空中客车E-Fan X  与罗尔斯·罗伊斯公司和西门子公司一起开发,作为混合电动航空公司的演示者。这架飞机的开发是建立在空中客车E-fan完成的基础上的,该飞机是空中客车公司正在开发的原型两座电动飞机。它使用车载锂离子电池为两个电动机供电。电子风扇于2014年首飞,续航时间为60分钟。 E-Fan X确实包括未进行低温冷却且不超导的电动机和发电机,导致效率损失超过15%。他们希望在实现全电动飞机的过程中创建混合电动模型 能够在2020年飞行,同时进一步开发该技术。

照片由空中客车公司提供

逃离爱丽丝  是以色列正在研发的电动飞机 航空飞机 。这架飞机具有三个螺旋桨,两个在翼尖,一个在飞机后部。该飞机具有电动推进系统,由95%的复合材料制成。该公司成立于2015年,目前正在制造全电动飞机和通勤飞机的第一架原型机。

照片由Eviation提供

莱特电气  是一家初创公司,旨在创建一种以电池为动力,距离不到300英里的商用客机。 该公司成立于2016年,并已从硅谷加速器Y combinatory等组织获得风险投资。 2017年9月,英国廉价航空公司EasyJet宣布将与Wright Electric合作开发一款电动180座飞机,该飞机将于2027年开发。到目前为止,该公司已经建立了两个座位的概念证明,其中包含600磅的电池。

照片由赖特电气提供

安培尔  是一家新近成立的初创公司,目前正承担着开发改造型电动飞机的重任,目标是在2020年底之前获得美国联邦航空管理局(FAA)的认证。  飞机  能够搭载7-9名乘客,航程可达100英里。该公司希望开发电池交换系统,并希望明年试飞。

乔比航空  在过去的十年中,公司从头开始开发自己的电动机和当前的VTOL设计。该公司最近 获得1亿美元 B轮融资以准备生产和认证。据报道,这种新车正在开发中,一次充电可飞行多达五个人,飞行距离可达150英里。这对于电动飞机而言意义重大,可用于民航领域的短途飞行。

Joby / NASA在X57上合作拍摄的照片,由NASA提供

未来几年,随着街道上充满电动汽车,让我们不要忘记,距离我们的天空和道路相同的道路还有很长的路要走。当我们走上成功电动飞机的漫长道路时,我们会想起成功电动汽车的艰险历程。一旦突破了电池,引擎和设计的壁垒,这些飞机将很快起飞。

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