所有這些計劃的共同點都是電動,因為電機和電池足夠簡單。“空中出租車”用它們,體積有望比直升機更小。支線客機用它,更省錢。

1957 年夏天,一個美國少年在達拉斯坐上一輛長途巴士,準備前往俄克拉荷馬城看望他的父親。

這時距離蘇聯發射人類第一顆人造衛星“斯普特尼克 1 號”還有三個月、距離 NBC 開始播放彩色電視節目還有一年。

飛行汽車 10 年內就會普及。

這是少年羅伯特·薩德勒(Robert Sadler)在大巴上看《大眾機械》(Popular Mechanics)雜志的結論。7 月刊的封面上,展示了一輛會飛的汽車。這輛車沒有車輪,車身中部是紅色的乘員艙,車身前后布置了四個升力風扇。封面左下角寫道:1967 年,你的飛行汽車。

空客、貝爾到硅谷創業公司都說要造電動飛機,實際上它離我們還有多遠?

12 歲的薩德勒為此懊惱了幾個星期。他還沒拿到駕照,覺得等他長大就沒辦法開到地面上跑的汽車了。

薩德勒后來參加了越戰、當過警察,退休之后成了小說家。在第一本小說《牙買加月亮》里,他用書中的虛擬人物再次演繹了這段 1957 年夏天的內心波瀾:我永遠都不能開車了。

現在 60 年過去。人類去了月球,不止一次。但飛行汽車一直沒有影子……直到最近。

空客、貝爾到硅谷創業公司都說要造電動飛機,實際上它離我們還有多遠?

今年 4 月底的 TED 大會上,創業公司 Kitty Hawk 的空氣動力負責人 Todd Reichert 上臺放了一段視頻:一個極限運動愛好者裝扮的人騎在一個大疆和摩托車結合體一樣的“飛車”,飛了起來。

Reichert 幾個月后就會有比較粗糙的樣機供人騎行,年底前看上去更完善的產品會上市。

Kitty Hawk CEO 是原 Google 無人駕駛負責人 Sebastian Thrun,它的投資來自 Google 創始人拉里·佩奇。

Kitty Hawk 只是一眾飛行公司里野心最小的那一個。

在 Reichert 宣布飛行計劃的那周,Uber 在達拉斯召開了飛行出租車大會。會上,制造出休伊、眼鏡蛇、魚鷹等直升機巨頭貝爾直升機宣布了和 Uber 合作電動飛行出租車的計劃。

另一邊,空客宣布了類似的計劃,在硅谷成立了一家叫 A3 的全資子公司,主要目標也是研制可以承載一人的垂直起降電動飛機,項目名字叫做“Vahana”,梵語的意思是“神的座駕”。

Uber 和空客的計劃都差不多:造一個無人垂直起降飛行器,可以自動去接了乘客再飛到目的地。2020 年就來。

更宏偉的是硅谷最大創業孵化器 YC 今年推出的萊特電動(Wright Electric)——20 年內,帶來電力飛行的,能夠乘坐上百人的支線客機。

萊特電動、Kitty Hawk(萊特兄弟試飛人類第一架飛機的地名),從這些名字也能看出他們的野心。

2017 真的會變成“1967”了么?

市場期待電動飛機,這關系到航空公司成本

所有這些計劃的共同點都是電動,因為電機和電池足夠簡單。“空中出租車”用它們,體積有望比直升機更小。支線客機用它,更省錢。

今天航空業不擔心飛機性能?,F代的民航飛機是人類創造出的性價比最高的交通工具之一。今天客機的動力遠遠超過了起飛需求。波音在售的雙發動機客機,在一臺發動機停機后還可以保證順利降落。

而且它的人均效率比汽車發動機高許多。

空客、貝爾到硅谷創業公司都說要造電動飛機,實際上它離我們還有多遠?

以波音最新推出的 787 型洲際客機為例,787-8 型飛機的最大油箱容積超過 12 萬升,最遠航程超過 15000 公里。以 3 級客艙配置的 242 個座位計算,每一位乘客每公里只消耗 0.03 升航空煤油。實際上很多兩級艙位設計的 787-8 能運載超過 300 人。

這個油耗性能,一輛轎車要坐滿四個人才能達到——而且慢得多。航空煤油的價格大約只有汽油的一半或更低。

但這個燃油成本還是太高。目前,在競爭激烈的美國航空公司,燃油成本要占全部成本的三分之一。

航空公司已經減無可減,只好把成本縮減放在了增加座位數和減少服務上。于是經濟艙越來越擠、東西越來越難吃、能免費帶上去的行李越來越小。

同時航空發動機,還在消耗化石燃料,飛行過程中會排量大量的二氧化碳。2012 年,歐洲曾將航空業納入歐盟碳排放交易體系(Emissions Trading System,ETS),規定從歐洲出發及抵達的航班所屬的公司都必須為全年排放的所有二氧化碳繳納 15% 的費用。這個措施讓單張機票價格漲價至少 60 歐元。

但美國、中國等航空業大國家抵制這一法案,認為這個法案沒有從發動機制造、燃料等源頭領域控制排放,對航空公司征收是不公平的。2013 年秋天開始,歐盟針對航空公司的碳排放收費暫停。

雖然暫停了,但減少碳排放的方向沒有變。

航空運輸業在全球范圍內制定的碳減排目標包括,到 2020 年,每年將燃油效率提高 1.5%;在 2020 年前,制定凈排放量上限并實現碳中和增長;截至 2050 年,將碳排放量降低至 2005 年的一半。在這樣的困境下,現在航空公司采用的改進措施是使用從食品廢物油等中提取的生物燃料,來替換航空煤油,以同時實現節能和縮減成本。

但是,生物燃油不是徹底的解決方案,因為現在的問題是,全球都對二氧化碳排放控制越來越嚴格。也就是說,總有一天航空業也會是碳排放管制的行業。也許航空公司沒有選擇,但是作為飛機制造商,像空中客車和波音的這樣的公司,為了公司和行業的未來,也必須找到替代方案。

電動飛行的最大挑戰是動力

電動正在改造汽車業,現在進入飛行生意的新公司也在做同樣的事。

但這也是最難的地方。

讓現代民航飛機這么高效飛行的原因來自機翼下吊著的那兩臺渦輪噴氣發動機。

空客、貝爾到硅谷創業公司都說要造電動飛機,實際上它離我們還有多遠?

常見民航客機都已經是噴氣式發動機,但它們和加速時噴射出長長火焰的戰斗機發動機不一樣,民航客機的發動機超過 70% 的推力不來自渦輪的壓縮燃燒,而是來自外圈被推動的風扇。你能從正面看到一個旋轉的風扇,正是這個風扇為民航飛機提供了大部分動力。

同時,還有很多支線客機使用渦輪螺旋槳發動機,最常見的 ARJ 系列、龐巴迪 Dash 8 系列和中國制造的新舟系列支線飛機。

簡單說,今天在飛的民航客機,幾乎全都靠燃燒航空燃油推動風扇或螺旋槳轉動產生動力。

空客、貝爾到硅谷創業公司都說要造電動飛機,實際上它離我們還有多遠?

這就給電動飛機帶來了可能,因為靠電力驅動電動機,也可以讓風扇旋轉,讓飛機起飛。理論上來說,波音和空客飛機使用的渦輪風扇發動機,把核心部件從渦輪換成電動機,只要有足夠的電力驅動風扇以相似的速度旋轉,飛機照樣可以飛。

問題是,現在的電池還太弱了。

根據 Batterybro 網站的計算,噴氣飛機使用的航空煤油每千克的能量密度,是常見的動力電池 18650 電池的 138 倍。18650 是一種棒狀的鋰電池單元,特斯拉汽車的電池就是 7000 多塊這種部件組成。

很顯然,給 787 換上電機,載著 300 人從北京飛到紐約是完全沒可能了。

退而求其次,改進氣動力設計造、小一點的飛機是普遍想法。

創業公司萊特電動的目標就是如此。這家 YC 孵化的公司每周都會發一份周報,介紹自己接觸了什么人、做了什么工作、研究了什么問題。

在 2017 年 4 月 23 日萊特電動的周報里,他們設定了一個電池技術目標:400 瓦時每千克的能量密度。但這個密度只有航空燃油的數十分之一,但還是比今天特斯拉 18650 的 250 瓦時每千克高出太多。

[責任編輯:趙卓然]

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