炒作還是創(chuàng)新?電動飛機論
2008年,電動車在油價上漲后東山再起。到了2018年,電動航空也邁向了新的里程。幾十年來,整個航空領(lǐng)域和航線都取得了進展。1986年,埃爾伯特·L·伯特·魯坦(Elbert L Burt Rutan)首次完成了不著陸、不加油的環(huán)游世界。30年后,人類又實現(xiàn)了另一種環(huán)球旅行,也標(biāo)志了第一例電動環(huán)行。這一宏大的旅程始于阿布扎比(阿拉伯聯(lián)合酋長國首都),在16個月之后,電動飛機回到了開始的地方。但是這架飛機所實現(xiàn)和以往不同,它既沒有排放,也沒有消耗燃料,它使用的是數(shù)塊太陽能電池板、一個電動馬達和四塊41千瓦時的鋰離子電池。
這架電動飛機稱為“陽光動力2號(Solar Impulse 2)”,在它2016年完成首飛之后,就此改變了航空世界。從那時起,電動商用飛機的愿景就不再是夢想了。電動飛行擁有明朗的未來,它機不但能削減航空燃料的用量,還能減少排放,讓環(huán)境變得更加清潔。
根據(jù)歐洲委員會的說法,飛機排放量目前約占歐盟溫室氣體排放總量的3%、世界溫室氣體排放量的4%。這是一個相當(dāng)可觀的數(shù)字,而且還在以較高的速度增長。如果實現(xiàn)電動航空,那么這些不斷上升的排放量就會減少。從乘客的角度來看,電動飛機也是一次突破,電動飛機能夠降低出行費用,減少旅途中的噪音,同時提高拉升的速度。電動引擎能讓飛機在更高的海拔上維持良好的性能,而且還能降低空氣阻力,而與之相比,內(nèi)燃機的性能明顯不足。
挑戰(zhàn)
無論是炒作還是創(chuàng)新,電動商用飛機仍舊道阻且長。伯特·魯坦設(shè)計的“Long-EZ”是最近一次電動飛行的實例。2012年,Long-EZ 是飛行速度最快的電動飛機之一,時速可達每小時202.6英里,同時機上只運載了一名乘客。相比之下,波音787的飛行時速為每小時585英里,載客量超過242人。所以就目前的技術(shù),直到2030年,商用航空最多用上混合動力技術(shù)。
目前,美國宇航局正在開展一項名為Electric Aircraft Testbed的項目。該項目正在研究電動飛行的技術(shù)障礙。該試驗臺的目標(biāo)是提高電動飛機的效率同時減少飛機自身的重量。隨著技術(shù)的進步,試驗臺可以適應(yīng)更大功率的發(fā)動機。
另一個挑戰(zhàn)則是冷卻系統(tǒng)。電動飛機飛行過程中會產(chǎn)生50千瓦到800千瓦的熱量,而冷卻系統(tǒng)則是要將這些熱量在飛行中排出。大功率電子設(shè)備的集成功率模塊需要冷卻系統(tǒng),其中最重要的是可以改善導(dǎo)熱性能的材料以及幫助散熱的輕量級系統(tǒng)。
電池技術(shù)
最重要的限制因素并非發(fā)動機重量或飛機設(shè)計,而是電池。目前的電池還不能達到電動航空所需的功率重量比。噴氣燃料的能源產(chǎn)量比同等質(zhì)量的電池多43倍。而電動航空業(yè)正在大力提高能量儲存技術(shù),也許能讓電池的能量密度每年上升5%到8%。只有實現(xiàn)了五倍于現(xiàn)在的能量密度,小規(guī)模的航空作業(yè)才有可能進行。好消息是,飛機的設(shè)計也在提升,所以能源需求也會隨著時間的推移降低。
一旦一切都厘清了,我們就需要開始解決另一個問題,那就是如何快速更換電池,實現(xiàn)航班的無縫銜接。最好的解決方案是換電技術(shù),但這個解決方案也有阻礙,因為電池的維護成本高于燃氣渦輪,而且充電1500次之后就需要更換。
當(dāng)前的競爭狀況
Zunum 航空是一家由波音公司和捷藍航空支持的公司,自2013年以來,該公司一直在研究 10 座到 50 座的混合動力電動飛機。公司于2017年10月開始開發(fā)12座的飛機,計劃在2020年飛行。該飛機在做短途飛行時,涵道風(fēng)扇完全由電池供電,在航程加長時,發(fā)電機可提供1兆瓦至5兆瓦的電力。當(dāng)航程上升至700海里時,燃氣渦輪將用于驅(qū)動兩個550千瓦的發(fā)電機。2018年2月,Zunum宣布公司正在建造該飛機的第一個原型。
E-Fan X則是空客公司與勞斯萊斯和西門子合作研發(fā)的混合動力電動飛機,該飛機使用板載鋰離子電池為兩個電動機供電。2014年,E-Fan X完成了首飛,航行時長為60分鐘。在實現(xiàn)全電動飛行的路上,公司希望能在2020年首先完成混合動力飛行。
Eviation Alice是一架由以色列Eviation公司研發(fā)的電動飛機。該飛機的特點在于它有三個螺旋槳,其中兩個分別安裝在翼尖,另一個在安裝在機身后方。該飛機擁有電力推進系統(tǒng),其中95%的材料由合成材料構(gòu)成。該公司創(chuàng)立于2015年,目前正在生產(chǎn)的全電動商用及通勤飛機的模型。
Wright Electric 旨在設(shè)計出航程小于300英里的商用電動客機。公司成立于2016年,已從硅谷加速器中獲得風(fēng)險投資。2017年9月,英國易捷航空公司宣布與Wright Electric合作,將在2027年開發(fā)出180座的電動飛機。
在未來的歲月里,即便街道上到處駕駛著電動汽車,在電動航空的道路上,我們?nèi)杂泻芏嗦芬。而在多年以后,?dāng)我們回望電動航空的歷史時,我們也會想起這一路上歷經(jīng)的坎坷,而在突破電池、引擎和設(shè)計上的障礙后,電動航空事業(yè)終將傲然地起飛。
請輸入評論內(nèi)容...
請輸入評論/評論長度6~500個字
最新活動更多
-
12月19日立即報名>> 【線下會議】OFweek 2024(第九屆)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大會
-
限時免費立即試用>> 燧石技術(shù),賦光智慧,超越感知
-
精彩回顧立即查看>> 2024(第五屆)全球數(shù)字經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大會暨展覽會
-
精彩回顧立即查看>> 【線下會議】全數(shù)會2024電子元器件展覽會
-
精彩回顧立即查看>> 三菱電機紅外傳感器的特性以及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域
-
精彩回顧立即查看>> 【AI評選】維科杯·OFweek 2024(第九屆)人工智能產(chǎn)業(yè)大會評選
- 1 2400萬游客涌入,成都接待了一個“成都”
- 2 智慧樓宇:數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新高地
- 3 萬洲金業(yè)洞察市場,央行貨幣政策大調(diào)整,黃金投資或成大贏家?
- 4 成都大拆遷,產(chǎn)業(yè)大“西行”?真實情況梳理
- 5 瑞典安全圍欄專家圖瓦斯(TROAX)中國新篇章:常熟新廠盛大開業(yè),引領(lǐng)安全防護新高度!
- 6 特瑞堡Dartex涂層織物賦能臨床醫(yī)療保健座椅,提升患者舒適度與健康狀態(tài)
- 7 新城控股MSCI ESG評級調(diào)升至BBB級
- 8 國慶假期,消失的網(wǎng)紅城市
- 9 黎巴嫩:如何從“中東小巴黎”變成“戰(zhàn)爭火藥桶” ?
- 10 四川發(fā)布政策大禮包,全力沖刺GDP第五省
- 高級軟件工程師 廣東省/深圳市
- 自動化高級工程師 廣東省/深圳市
- 光器件研發(fā)工程師 福建省/福州市
- 銷售總監(jiān)(光器件) 北京市/海淀區(qū)
- 激光器高級銷售經(jīng)理 上海市/虹口區(qū)
- 光器件物理工程師 北京市/海淀區(qū)
- 激光研發(fā)工程師 北京市/昌平區(qū)
- 技術(shù)專家 廣東省/江門市
- 封裝工程師 北京市/海淀區(qū)
- 結(jié)構(gòu)工程師 廣東省/深圳市