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为什么电动飞机没发展起来?电动飞机是指依靠电动机而非内燃机驱动的飞机,包括纯电动飞机和混合动力飞机。澳大利亚对话网站在近日的报道中指出,电动飞机可能听起来很有未来感,但它们距离我们并没有那么遥远,至少就短途飞行而言。

电动飞机发展现状


由斯洛文尼亚蝙蝠飞机公司制造的取得欧洲航空安全局(EASA)颁发适航证的双座“韦利斯”全电动轻型飞机已经悄然在欧洲上空掠过。据外媒报道,今年9月初,冰岛总统和总理登上了“韦利斯”,成为冰岛第一批乘坐电动飞机的乘客。此外,据俄罗斯卫星通讯社2019年12月报道,加拿大哈伯水上飞机公司发布消息表示,世界上首架全电动商用飞机12月10日在不列颠哥伦比亚省完成了测试飞行。


更大型的电动飞机即将到来!加拿大航空公司今年9月15日宣布,将从瑞典哈特电动飞机公司购买30架混合动力支线飞机。哈特公司预计,将在2028年前推出30座的支线混合动力飞机ES-30。ES-30设计为依靠电池和备用混合涡轮发电机组合运行,以目前的电池技术,在全电驱动下可以飞行200公里,使用混合动力,其航程将扩展到400公里。据悉,加拿大航空公司和美国联合航空公司已从哈特飞机公司订购了这款飞机。


美国国家可再生能源实验室的分析人士指出,首款50—70座的混合动力通勤飞机可能在2028年之后问世。在本世纪30年代,电动航空可能会真正起飞。


电动飞机的优势多多


这对控制气候变化很重要。目前全球约3%的碳排放来自航空业,随着人口增长,预计将有更多乘客和航班。到2050年,航空业产生的二氧化碳排放量可能是新冠疫情前的3—5倍。国际民用航空组织的长期目标是,到2050年,航空业二氧化碳净排放量与2005年相比减少50%。实现这一目标需要混合使用不同的技术,包括电动飞机,并对其不断进行优化。


而且,飞机在跑道上滑行时仅使用电力,也能节省大量燃油并减少机场的本地碳排放。使用混合动力电动飞机,航空公司还可以更多地利用支线机场,降低拥堵,减少更大型飞机在跑道上的空转时间。


有鉴于电动飞机在节能减排方面的优势,多国政府也开始支持其发展。2020年12月,冰岛政府宣布计划在2030年实现国内航班零排放,为此将积极推动电动飞机运营。无独有偶,瑞典政府和挪威政府也分别宣布,将于2030年和2040年实现国内航班全部零排放,计划对电动飞机初期运营提供财政补贴。


电动飞机研发最大问题


飞机是最复杂的交通工具之一,而要让其电动化,最大的问题是电池重量。


如果想完全依靠现有电池驱动一架波音737客机,就必须撤下所有乘客和货物,用电池把腾出的空间填满,但这样飞行也只能飞行不到1个小时。每单位质量航空燃油的储能大约是电池的50倍,为缩小这一差距,要么让锂电池更轻,要么开发储能更高的新电池。尽管科学家们正在殚精竭虑地研究新型电池,但尚未准备好用于飞机。


密歇根大学航空航天工程师兼助理教授哥卡因·圣纳尔表示,混合动力飞机或许可解燃眉之急:使用混合动力推进系统,可以在大型客机上用电池替代一部分燃油。混合动力技术是大型喷气式飞机的中期选择,但对支线飞机来说是近期解决方案。科学家们希望,2030年至2035年期间,在小型支线飞机上实现这一点。


圣纳尔表示,短期内人们会越来越多地使用可持续航空燃料(SAF)。目前,科学家们已经开始用玉米、油籽、藻类和其他脂肪制成可持续航空燃料,这种燃料可以将飞机的二氧化碳排放量减少80%左右,但供应量有限。第二种选择是使用合成可持续航空燃料,包括从空气或其他工业过程中捕获碳,将得到的碳与氢合成。但这一过程复杂而昂贵,目前还没有实现大规模生产。


氢会成为航空业的一种选择吗?对此,圣纳尔解释说,在飞机上使用氢有两种方法:要么代替发动机中的常规喷气燃料;要么与氧气结合为氢燃料电池供电,然后由氢燃料电池为飞机供电。问题在于氢气会占据大量空间,为此工程师们正在寻找解决办法,比如将其冷却为液体储存,然后作为气体燃烧。但其仍然会比喷气燃料占用更多空间,而且储气罐很重,因此如何在飞机上储存、处理或分配氢仍在研究之中。


例如,空中客车公司正在利用A380平台上的改进型燃气轮机发动机开展大量氢燃烧实验,计划到2025年拥有成熟的技术。澳大利亚雷克斯航空公司预计将在未来几年开始测试一架34座氢能飞机,用于短距离飞行。氢有望成为可持续航空的关键技术之一。


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人们也期待着,随着技术的不断进步,电动飞机这只“大鹏”一日同风起,扶摇直上九万里!


全球第一架电动飞机试飞成功!


“Alice是目前全球第一款全电动飞机,每飞行小时所需电量的充电时间不到30分钟,最大时速约为460公里电动。飞机的运行成本预计将比传统飞机低得多,噪音预计也会减少20%至30%。”

全电动飞机“Alice”


电动飞机行业迎来利好消息。


由以色列飞机制造商Eviation制造的首架全电动飞机“Alice”在美国华盛顿州完成首航。据媒体报道,Alice于当地时间9月28日从格兰特郡立国际机场(MWH)起飞,总飞行时长为8分钟,飞行高度达3500英尺(1066米)。


“Alice”可以运载9名乘客和2名机组人员,或者运载1.1吨的货物。Eviation表示,虽然目前“Alice”的飞行距离不到460公里,但随着电池技术的进步,航程有望增加到900公里。


“Alice”也是目前全球第一款全电动飞机,每飞行小时所需电量的充电时间不到30分钟。电动飞机的运行成本预计将比传统飞机低得多,噪音预计也会减少20%至30%。它的最大时速约为460公里,这对于短途飞行来说绰绰有余。


2021年8月,物流巨头DHL快递宣布从Eviation订购12架“Alice”全电动货机,用以推动其全球航空快递网络的电气化建设。

布局早已开始


实际上,随着电动汽车产业链的崛起,电动飞机早已被航空业提上日程。包括NASA、特斯拉、空客公司在内的多家巨头均宣布已开启电动飞机的研究。


相比如今主流的燃油发动机飞行器,电动飞机具有零排放、噪声低等特点,几乎不对环境产生负面影响,也因此被航空业界视为减少行业碳排放的重要技术路线。


早在2015年,美国国家航空航天局(NASA)就提出了电动飞机发展路线图,启动了包括小型垂直起降飞行器、通用飞机、大型干支线飞机在内的3条技术路线研究。


近期电动汽车的火热景象,让众多航空企业看到了电动飞机的前景,也让更多机构关注到电动飞机产业。


文章资料来源:时代在线;新浪财经;央视网;互联网;

来源:科技日报记者 刘 霞 碳博士(C-Ph.D)零碳WORLD

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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