电力推进将向空中领域发展,就像在地面上一样,最初使用电池来辅助燃料发电机。
我坐进一架堪称全球最特别的飞机的驾驶舱里,这是一架名为330LE的两座训练机,由艾克斯特飞机公司制造,配备的电动马达来自西门子公司。西门子公司虽然规模宏大,但航空领域并不是它的强项。我刚把脚从控制踏板上移开,驾驶员就启动飞机了。
螺旋桨立即飞速旋转,变得透明。但它特别安静,我们可以不戴耳麦轻松地聊天,这也是电动飞机的首要特征。
飞机在布达佩斯郊外一处草地上的小型跑道上开始滑行。当时是上午10点钟,天气晴朗,远处是一片片的农田。飞机突然起飞,开始大角度爬升,地面上的房屋也显得越来越小。飞机下方的一头奶牛甚至都没抬头看我们。这种与特斯拉Model S的“疯狂模式”相同的航空加速是电动飞机的另一个特征。并且这种电动马达的所有性能都可以即时体验到。
接下来,飞机进行了俯冲、转向和上升等操作,我感觉我的五脏六腑都移位了。登机之前,西门子布达佩斯研究中心的负责人盖尔盖伊?乔治亚?巴拉兹(Gergely Gy?rgy Balázs)略带歉意地表示,仅有一架半特技表演的飞机。(所幸全特技表演的飞行员出差了。)
15分钟令人兴奋的飞行后,电池电量消耗了一半,剩下不到10千瓦时,也是时候返回地面了。这也是电动飞机的最后一个特征。尽管现在的锂离子电池(电池架就在驾驶员座舱的前方)的容量比几年前要大,但还是抵不上一箱汽油。所以,全电动飞机在未来几年内将仅限于短途飞行,大多是邻近区域而非城市之间的飞行。
航空业温室气体的排放量占全球的2%~3%。但由于大量的气体被排入了平流层,所以造成该行业的有效减排对于整体的影响更大。随着航空旅行的增加以及电力和汽车等其他排放源的减少,在未来几十年,航空业占整体排放的份额将会急剧上升。
2016年,23个国家同意按照联合国机构国际民航组织(ICAO)的标准,自2020年起开始限制商用飞机的碳排放。因此,全球的研究者现在都致力于研究减少碳排放的方法。
但如果仅限于这种距离近得可笑的短途飞行,电动飞机又如何发挥作用呢?电动飞机之所以被视为航空业重大技术变革的关键一步,是因为它们将再次演绎汽车工业刚刚开始的从内燃机到电动机的转移。也许再过15年,油电混合动力飞行器将应用在短中途航线中。混合动力飞机使用燃料,但用得很节省。
拜耳航空公司首席执行官乔治?拜耳(George Bye)说:“我们在小型电池动力训练机方面的研究将会产生巨大影响,因为从物理学上来讲,我们的改进是可行的。”目前,拜耳与西门子达成合作,西门子计划为其生产的电动训练机提供马达。“不过飞机要想实现更快的速度和更高的质量,就需要混合配置。航空业正致力于实现这一点。”
当前我们需要混合动力机型,因为每千克航空燃料储存的能量为12.5千瓦时,而每千克锂电池仅能储存0.16千瓦时,其中包括封装重量和保持电池安全性的其他装置。
要想将混合动力成功应用于航空领域,还需要许多先进技术。这些技术当然可以通过制造混合动力飞机的研发项目来实现;但更重要的是,诸如西门子这类公司将努力引入电动飞行器,并打造一个未来产业——城市载人空中出租车,数量将超过无人机。西门子公司正在与空中客车公司合作开发一项名为“城市空中巴士”的全电动项目。空客公司同时还在其硅谷的子公司开展了另一项名为“伐诃纳”(Vahana)的项目。还有很多其他的初创公司也在推进相关技术,如中国的亿航公司在今年年初首次公开演示了一名工程师驾乘一架八旋翼直升机飞上天空的过程。