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电动航空正在起飞

驾驶电动飞机的独特体验

在跑道上滑行时,将油门向后拉,螺旋桨便停止了转动。在单发轻型飞机上,这通常意味着危险的发动机故障,但这架飞机由电动机驱动——就像特斯拉在红绿灯前停下一样,电机只有在需要时才会运转。推进油门,螺旋桨瞬间恢复生机,飞机在极度安静的氛围中轻快地爬升。

这架两座的 Pipistrel Velis Electro 是全球首款获得适航认证的电动教练机。除了噪音极低,它还拥有许多独特优势:

  • 简化操作:无需传统内燃机飞机繁琐的起飞前检查,只需拨动四个开关即可准备就绪。
  • 维护成本低:由于活动部件极少,维护费用大幅降低。
  • 绿色环保:无直接尾气排放,若使用可再生能源充电则更加环保,充满电仅需一个多小时。

航空减碳的现实困境

在近期的法恩伯勒航展上,可持续飞行成为了绝对焦点。航空业占人类二氧化碳排放量的2.5%左右,考虑到高空排放的氮氧化物等非二氧化碳温室效应,其对气候变暖的实际影响更大。由于减碳难度极高,航空业此前做出的“2050年实现净零排放”的承诺很可能无法按期实现。

受限于电池技术,像 Velis Electro 这样的纯电飞机对减排的贡献有限:

  • 续航瓶颈:Velis Electro 的飞行时间通常不超过 50 分钟(需预留应急时间)。虽然有飞行学校和慈善机构(如培训残障飞行员的 Aerobility)对其青睐有加,且充电网络正在建设,但电池在能量密度和重量上的瓶颈,注定其无法用于大规模、远距离的客运。
  • “死重”难题:与内燃机飞机在飞行中因消耗燃油而变轻不同,电池的重量在飞行全程中毫无变化。根据民航安全规定,客机必须携带足够的备用燃料以备备降或空中等待。如果让中大型客机完全依靠电池飞行数小时并保留应急电量,电池的重量将导致飞机无法搭载任何乘客。

混合动力:中短期最现实的解药

为了解决续航与重量的矛盾,航空业正将目光投向混合动力(电动机+内燃机)。区域航线的涡桨飞机将成为首批应用对象,目前主要有两种技术路线:

1. 串联式混合动力(Series Hybrid)

  • 代表机型:瑞典 Heart Aerospace 研发的 30 座 ES-30 客机。
  • 运行原理:螺旋桨始终由电动机驱动,机身内集成的燃气轮机仅作为发电机在需要时提供电能。
  • 性能表现:纯电续航达 200 公里,混合动力模式下可达 800 公里。目前其纯电验证机即将进行首飞(这将是迄今为止起飞的最大纯电飞机)。预计其运营成本比现有区域客机低 40%。

2. 并联式混合动力(Parallel Hybrid)

  • 代表机型:通用电气(GE Aerospace)与美国国家航空航天局(NASA)合作项目。
  • 运行原理:保留传统的涡桨发动机,并在其上附加一台电动机。在起飞和爬升等高负载阶段,电动机启动以提供额外动力,从而降低燃油消耗。
  • 最新进展:一架改装了该混合动力发动机的萨博(Saab)区域客机已成功跨越北大西洋,在法恩伯勒航展上亮相。

空中出租车(eVTOL)正走入现实

除了传统飞机的改良,电动垂直起降飞行器(eVTOL) 正在从概念走向商用。这类汽车大小、能够像直升机一样垂直起降的飞行器,未来有望在部分领域取代直升机,作为“空中出租车”提供短途客运服务。

英国制造商 Vertical Aerospace 的 eVTOL 在法恩伯勒航展上完成了首次飞行,该公司也已开始研发混合动力版本以延长其航程。尽管仍有大量的研发和适航取证工作要做,但电动航空已经以多种姿态开始迈向天空。