同時,鋰電池的技術進步也很緩慢。隨著手機、電腦、電動汽車的應用,這 20 年來,工業用鋰電池得到了不小的改進。但從 1991 年到 2011 年,鋰電池的能

同時,鋰電池的技術進步也很緩慢。隨著手機、電腦、電動汽車的應用,這 20 年來,工業用鋰電池得到了不小的改進。但從 1991 年到 2011 年,鋰電池的能量密度提升了一倍,達到了大約 200-300 瓦時每千克的水平,同時,這種改進帶來的增長曲線正在變慢。

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按照這個曲線,即使按照萊特電動自己預期可以滿足最低要求的電池性能,現在的電池能量密度至少需要再提升 50% 到一倍性能指標才能達標。以今天的進步速度,可能是 20 年甚至更遠的事。

另外一個選擇來自燃料電池。理論上來說,燃料電池是一個非常優越的動力來源,比如氫燃料電池或是乙醇燃料電池,都可以用常規的燃料罐來存儲燃料,續航里程也很長。豐田制造的 Mirai 氫燃料電池車,充滿一罐氫氣的時間只要幾分鐘,續航里程可以達到 700 公里。

但是燃料電池目前不可能在民航飛機上大規模應用,一個原因是燃料電池所需的貴金屬材料比較稀缺,造價太貴,另一個是大規模的燃料電池反應堆放在飛機上不夠安全。

目前上天的電動飛機,都不適合大量載人

已經有很多原型和試驗機在電力飛機上做了許多嘗試。

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NASA 和 AeroVironment 合作開發的太陽神(Helios)太陽能原型機是最著名的電動飛機之一。這架無人遙控飛機長度只有 3.6 米,相當于一臺奔馳 Smart 微型車,但翼展非常大,超過了 75 米,比翼展 65 米的波音 747 客機還要寬,看上去就像一根會飛的尺子。

太陽神的機翼表面覆蓋了太陽能電池,同時有鋰電池存儲多余的電力,有 14 具 2 馬力的電動引擎驅動飛機。根據設計,這架飛機可以飛到 30000 米高,同時續航可以達到幾個月之久。

2001 年,太陽神飛機試飛成功,飛行高度最高達到 29524 米,打破了固定翼飛機的世界紀錄,并且保持了超過 40 分鐘。相比之下,正常民航飛機飛行的高度大概是 9000 米左右。在 30000 米這個高度上,太陽神可以避開所有氣流、陰雨等大氣活動,實際上已經變成了一臺大氣層中的衛星,這也是太陽神的設計初衷。

2003 年,太陽神飛機的改進版,動力系統更換為氫燃料電池的第二代原型機在試飛起飛階段因為氣象原因失事解體。

電動飛機當然也有可以載人的。2014 年空中客車在法國范堡羅航展上展出了一臺叫做 E-Fan 的雙座小型飛機,這架飛機由鋰電池電力驅動,機翼后方安裝了兩臺 60 千瓦的電動機用來驅動涵道風扇,可以提供 1 小時的續航時間。

E-Fan 在范堡羅航展上的試飛很成功。在空中客車的計劃中,E-Fan 未來的改進型上會有一些有趣的設計,比如起落架輪就像汽車一樣是有動力的,可以在起飛時用輪子加速到約 60 公里再利用電動發動機起飛,以節省電力——不然就需要全程靠螺旋槳煽起的風在地面推動飛機到起飛速度,這是最耗能的階段。

空中客車設計 E-Fan 的長期發展目標是從這架用于訓練的兩座鋰電池發飛機開始,發展出續航更長,四個座位,換裝煤油燃料電池的輕型飛機,最終目標是在 2020 年之后完成一種 90 個座位,可以投入商業運營的電動支線客機。

但因為電動飛機的相關進展太慢,E-Fan 計劃在 2017 年 4 月被取消,空中客車轉向了傳統引擎加混合動力,比如裝著電動輪子飛機的研發。

還有另外一架電動飛機走得更遠。

2016 年 7 月,瑞士探險家貝特朗·皮卡爾和安德烈·波許博格主導的太陽能飛機項目“陽光動力 2 號”(Solarimpulse 2)累計歷時 558 小時,分成 17 段航程完成了環球飛行。

這架飛機由“陽光動力”項目組設計制造,翼展 71.9 米,機翼上安裝了 11628 塊柔性單晶硅太能能電池,總面積 200 平方米。這些電池給總共 86 千瓦時的鋰離子電池充電,驅動四臺約 7 千瓦的電動機在白天和夜晚不間斷運行。

陽光動力 2 號 2015 年 3 月 9 號從阿聯酋阿布扎比出發,歷經 13 小時抵達安曼的 馬斯喀特,稍作停留之后飛往印度艾哈邁達巴德。之后的路程途徑印度瓦拉納西、緬甸曼德勒、中國重慶、日本名古屋、美國夏威夷等等地點,最終回到阿布扎比。這 17 段航段中大部分航程時間在 20 個小時以內,但少部分航段的時間長達數天:從南京飛往名古屋歷時 44 小時,從名古屋飛往夏威夷歷時 117 小時,從夏威夷飛往加州歷時 62 小時。

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這架飛機之所以分段航行,除了項目本身是希望前往世界各地宣傳清潔能源之外,主要原因是這架飛機總重只有 2.3 噸,更像一臺動力滑翔機,更容易受氣流影響,所以飛行員必須長期保持駕駛狀態。在橫跨太平洋的 117 小時飛行中,也就是超過 5 個日夜的飛行中,飛行員必須以一種駕駛兩個小時,睡覺 20 分鐘的特殊模式來完成飛行。

換句話說,這架飛機的動力部分足以支持它一直在天上飛,但控制系統不夠完善,飛行員堅持不了那么長時間。

[責任編輯:趙卓然]

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