在日益興起的環(huán)保意識(shí)下，電動(dòng)汽車的大潮正洶涌襲來，與此同時(shí)，隨著個(gè)人飛行器概念的興起，電動(dòng)飛行器也成為科技行業(yè)的研究目標(biāo)之一。在如今的美國(guó)，有超過12家創(chuàng)業(yè)公司，正在研發(fā)使用電池或采用混合動(dòng)力的飛行器。他們之中甚至有人認(rèn)為，在下個(gè)10年，我們就能在零排放的情況下，享受美妙的空中旅途。
這些公司目前研究的新式飛行器，既不像《大眾科學(xué)》舊刊上的復(fù)古未來主義模型，也不像《銀翼殺手》和《回到未來》中那種反重力的科幻飛行器。更確切地說，它們大多是由輕質(zhì)碳纖維制成的超薄、未來派的飛機(jī)-直升機(jī)混合體。但是，要讓一人大小的飛行器能夠垂直起降、安全操作，還要能商業(yè)化，這幾乎完全依賴于電池技術(shù)的進(jìn)步。
此外，至少有20家公司正在制定空中出租車計(jì)劃，包括波音、空客和網(wǎng)約車巨頭Uber等。幾乎所有公司都承諾，將會(huì)專門為 這一計(jì)劃生產(chǎn)電池供電的飛機(jī)，以避免直升機(jī)和噴氣式飛機(jī)在城市中呼嘯來去帶來的噪音和污染。
但是，不像特斯拉能夠從Model 3或Chevy的工業(yè)設(shè)計(jì)中擠出幾分冗余，將原來的300英里續(xù)航提高至500英里，在飛行器上，依照現(xiàn)在的電池性能，設(shè)計(jì)上再怎么優(yōu)化，也不足以讓一架雙座小飛機(jī)飛上幾英里。
能量密度——單位體積內(nèi)的包含的能量——是測(cè)試某種能源是否可用的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)以如今的技術(shù)，任何能夠塞進(jìn)飛機(jī)的電池，其所能容納的能量都不足以使飛機(jī)離開地面。具體一點(diǎn)說，航空燃油提供的能量是同樣重量的電池的43倍。
那么，電動(dòng)航空器可能出現(xiàn)嗎? 要想讓電池在小型航空器中發(fā)揮作用，它們至少需要達(dá)到當(dāng)前能量密度的5倍左右。按照當(dāng)前電池能量密度每年增加5%到8%的進(jìn)步速度，20年后，這是有可能的。以目前電池和電動(dòng)引擎技術(shù)的發(fā)展速度來看，在2030年，就連混合電力技術(shù)也不太可能被用于商業(yè)航空。
航空專家阿布拉菲亞(Richard Aboulafia)說，相較于純電動(dòng)飛機(jī)，“混合動(dòng)力技術(shù)更有前途，更為現(xiàn)實(shí)，在本世紀(jì)30年代就有可能實(shí)現(xiàn)。”
近年來，電池動(dòng)力飛行器已經(jīng)取得了一些重大進(jìn)展。2016年6月，一架太陽能飛機(jī)完成了長(zhǎng)達(dá)一年的環(huán)球飛行(全球首次)。這架“陽光動(dòng)力2號(hào)”的表面安裝了17000個(gè)光伏電池，為其發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并在白天為電池充電。即便如此，為了節(jié)省重量，飛機(jī)仍然砍掉了許多東西：機(jī)艙沒有加壓、沒有暖氣、只能容納1名飛行員，且只能以每小時(shí)30英里的地速(相對(duì)于地面的速度)，比普通飛機(jī)慢18倍左右。雖然“陽光動(dòng)力2號(hào)”在電動(dòng)飛機(jī)路上邁出了積極一步，但它也展示了前路的漫長(zhǎng)。
由著名航空工程師魯坦(Burt Rutan)設(shè)計(jì)的朗歐薩，是這條路上另一個(gè)里程碑。2012年，它成為飛行速度最快的電動(dòng)飛機(jī)之一，以每小時(shí)202.6英里的速度，實(shí)現(xiàn)載人飛行。然而，波音787可以以每小時(shí)585英里的速度飛行，是“陽光動(dòng)力2號(hào)”和“242號(hào)”的2倍多，更何況，它上面還可搭載242名乘客。
幸好，一些創(chuàng)業(yè)公司并沒有被這些挑戰(zhàn)嚇倒。Zunum Aero是一家由波音Horizon X和捷藍(lán)航空支持的創(chuàng)業(yè)公司，它的目標(biāo)是到2022年，將載有12名乘客的混合動(dòng)力噴氣式飛機(jī)送上天空。與此同時(shí)，空客E-Fan X也正與羅爾斯•羅伊斯、西門子合作開發(fā)混合電力原型機(jī)。而由拉里•佩奇(Larry Page)創(chuàng)辦的Kitty Hawk，剛剛開始銷售其電動(dòng)單座短途飛行機(jī)。它看起來有點(diǎn)像一個(gè)裝在兩個(gè)浮筒上的雪橇，周圍環(huán)繞著一堆無人機(jī)一樣的旋翼。
Uber預(yù)計(jì)，到2020年，其電動(dòng)垂直起降飛機(jī)將進(jìn)行試飛。為此，他們最近專門從特斯拉挖來了電池專家米科爾扎克(Celina Mikolajczak)，負(fù)責(zé)研發(fā)一種既強(qiáng)大又輕盈的電池，使其能夠使用在他們的飛機(jī)-直升機(jī)混合體空中的士上。
“電池化學(xué)技術(shù)將越來越先進(jìn)，”米科爾扎克在今年5月的洛杉磯Uber lift大會(huì)上說，“因此，這意味著電動(dòng)飛機(jī)的未來也正變得越來越好”。
但是米科爾扎克也指出，激進(jìn)的電池技術(shù)帶來了更高的風(fēng)險(xiǎn)。她說，他們面臨的挑戰(zhàn)是，要確保飛機(jī)上發(fā)生火災(zāi)時(shí)，不會(huì)造成災(zāi)難性的后果。“我們已經(jīng)研究出方法，讓這些電池組在即使是在最極端的情況下，也不會(huì)劇烈爆炸�！�
去年5月，一架實(shí)驗(yàn)性電動(dòng)飛機(jī)從布達(dá)佩斯附近的一個(gè)機(jī)場(chǎng)起飛后不久墜毀，飛行員和乘客遇難。飛機(jī)制造商表示，事故原因尚不清楚，但目擊者稱，他們看到飛機(jī)在低空飛行，然后起火，緊接著近乎垂直地俯沖最低。如果飛機(jī)確實(shí)在空中著火，電池肯定是。協(xié)助制造這架Magnus eFusion飛機(jī)的西門子正在檢測(cè)飛機(jī)的大功率電機(jī)和高密度電池。
這場(chǎng)悲劇是新興電動(dòng)飛行領(lǐng)域的一次重大挫折，也是一個(gè)明顯信號(hào)：用電池替代燃油并不容易，也不可能在短時(shí)間內(nèi)取得突破。
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