电动飞机革命面临障碍

英国《金融时报》 西尔维亚•普法伊费尔 报道
一款名为“艾丽斯”(Alice)的飞机在不久前的巴黎航展受到了关注。这个两年一度的展会历来是世界航空巨头波音(Boeing)和空客(Airbus)展开引人注目的订单大战并一决胜负的舞台，但今年的巴黎航展体现了航空业对未来的光明期望：电动飞机。
目前仍在开发中的“艾丽斯”由总部位于以色列的初创企业Eviation打造。“艾丽斯”有望重新定义支线飞机市场。它可以搭载9名乘客，航程为650英里，巡航速度为240节。许多业内人士认为，航程和载客量都不错的纯电动飞机至少还要10年才能问世，但Eviation等一些先驱者认为，这样的未来可能会更早到来。该公司希望最早在2022年开始将其飞机投入商用。
艾丽斯在展会上遇到了竞争对手。从波音到劳斯莱斯(Rolls-Royce)，全球最大的一些工业企业都致力于把电动飞机推向市场的计划。航空业正处于自1937年弗兰克•惠特尔(Frank Whittle)发明喷气式发动机以来最伟大的一场革命之中。
根据咨询公司罗兰贝格(Roland Berger)最近的估计，现在世界各地大约有170个不同的电动飞机开发项目，项目数量自2018年4月以来增加了50%。针对空中出租车市场的项目占据了一半以上。约十分之一的项目专注于支线航空和大型商飞市场，涵盖中短途航班服务。其余则涵盖公务机和通用航空市场。
全球治理航空污染的努力是所有这些创新的催化剂。航空污染占二氧化碳排放量的2%。

“该行业正日益感受到环保压力。”罗兰贝格(Roland Berger)合伙人罗伯特•汤姆森(Robert Thomson)表示，“电力推进——当它到来的时候——将成为该行业自上世纪40年代以来最大的革命。”
欧盟(EU)的“2050年航路计划” (Flightpath 2050)要求，到2050年，每名乘客每公里的碳排放量要比2000年减少75%。造成空气污染的一个重要因素——氮氧化物的排放须下降90%，飞机噪音须下降65%。
但飞机制造商和航空公司也在努力满足公众对飞行的持续坚挺的需求。国际航空运输协会(International Air Transport Association)去年预测，到2037年，年度航空乘客数量可能会翻番，达到82亿人次。
关于电动飞行何时能具有商业可行性，人们有各种各样的预测。大多数人都认为，到2050年，短距离搭载少量乘客的纯电动空中出租车将成为现实。

仍使用传统燃气轮机提供推力的混合动力飞机也很可能投入使用，届时将专注于支线航空。但业界共识是，人们仍不太可能乘坐纯电动飞机进行长途飞行。
美国工业综合性企业联合技术公司(United Technologies)首席技术官保罗•叶廖缅科(Paul Eremenko)指出，自1900年代中期“喷气式发动机发明以来，其性能只翻倍了两次”。
他说：“如果你把思考范围限定于传统技术，那么这种进步的步伐已经相当缓慢了。所以问题是，还有其他将颠覆这个行业的技术吗？”

劳斯莱斯正致力于三个不同的电动飞机方案。但其首席技术官保罗•斯坦(Paul Stein)预计，A320等中型飞机或更大型飞机不会有太大变化。斯坦表示，这些飞机“仍将主要由燃气轮机提供动力，采用传统机身机翼造型”，尽管他认为可持续燃料将发挥越来越大的作用。
电动飞机的一个挑战是精确复制航空煤油的能量密度——航空煤油的能量密度比电池高60倍。另一个问题是重量：传统喷气式飞机会随着燃料燃烧重量越来越轻，但混合动力或纯电动飞机在整个飞行过程中携带的电池重量不会变化。
氢燃料电池也可能在电动飞机的未来中发挥作用。伊利诺伊大学(University of Illinois)今年宣布，美国国家航空航天局(NASA)正在资助一个开发低温氢燃料电池系统的项目，该系统可以为纯电动飞机提供动力。
氢燃料电池的挑战之一是它们占用了大量的空间，但研究人员发现了一种方法，可以用低温冷却电池，并将氢气浓缩成液体。将液氢和氧气在发动机中混合，会产生一种强大的反应，这种反应的能量可以转化为电能，为推进系统提供动力。
对于所有类型的电动飞机来说，监管和认证都是重大障碍。欧洲、美国和中国的航空安全监管机构都在研究空中出租车的提案，但要让大型全电动飞机获得认证，很可能需要数十年时间。
专家预测，最大的变化将出现在支线航空和通勤航空市场。斯坦表示，到2050年，搭载20至90人、最远可飞行1000英里的支线飞机很可能采用混合动力。飞机将会变得更高效和更安静，飞机需要的跑道会更短。
PA Consulting的航空航天专家盖•诺里斯(Guy Norris)预计，随着该行业应对充电等挑战，整个交通运输基础设施将会发生变化。随着人们对航空旅行的需求不可阻挡地增长，诺里斯预计，将出现一个人们对长时间呆在大型机场感到厌倦的“临界点”。

“问题是，你怎么挣钱？”他问，“运营模式是什么？按需交通是点对点的还是更像公交车那样能够上下车呢？”
随着电力推进的应用，飞机的常规造型——一个机身两个机翼——也可能发生变化。几十年来，研究实验室一直在设计所谓的“翼身融合”客机，但一直没有成为现实。这种新造型飞机的机身和机翼间没有明显的分界线。相反，机翼与宽阔平坦的机身融为一体。
对长途飞行的乘客而言，机舱内的数字环境可能是主要变化。预计机内将提供虚拟现实娱乐或其他沉浸式体验。

任何变化都不可能一夜之间发生。斯坦说：“航空的历史，尤其是大型飞机的历史，一直都是一种进化而非革命。”

原创： 英国《金融时报》 FT中文网