先有電力機車,後有電動汽車,那麼飛機是不是也要電動化了?

2021-01-16 科學信仰孫晨

相比較其它的能源而言,電力具有很多的優勢,最重要的一點就在於它是一種清潔能源,通過不斷改進淘汰具有汙染性質的電力獲取方式,最終可以實現電力的完全清潔化。

對於我們每個人而言,沒有電的日子可以說是無法想像的,而電力本身也在改變著我們的生活方式。比如先有電力機車淘汰了蒸汽機車和內燃機車,後有電動汽車的蓬勃發展,相信用不了多少年,混合動力汽車和純電動汽車就會將燃油汽車徹底淘汰。那麼電力除了可以應用於火車和汽車之上,是否還能夠應用於其它的交通工具呢?比如飛機,未來是否會有電動飛機的出現呢?我們是否能夠坐上票價低廉的電動飛機進行短途飛行呢?這還真的不是異想天開,因為電動飛機的研製早就已經在進行著了,甚至於已經有了具體的商用時間表。

說到用電力驅動飛機,其實歷史還是十分悠久的,我們都知道世界上第一架飛機誕生於20世紀初,發明者是萊特兄弟,而早在飛機發明之前,人們就曾經試圖用電來驅動飛艇。

當然了,這種嘗試最終是沒有成功的,原因就在於當時電能的存儲能力十分有限,而這在當時的技術水平之下是無法得到解決的。時間一晃就過去了100多年,此時一種新型電池出現了,那就是鎳鎘電池,相比較傳統的電池而言,鎳鎘電池對於電能的存儲能力就要強大得多了,於是第一架搭載鎳鎘電池的飛機就飛上了天空。鎳鎘電池相較於傳統電池而言,電能的存儲能力的確是要強大很多,但要想驅動飛機還是顯得力不從心,所以世界上第一架電動飛機實際上只飛行了不到十分鐘而已。

用鎳鎘電池來為飛機提供動力,這在當時是一項壯舉,但我們都知道這種嘗試是不可能成功的,因為即使是鋰電池技術已經相對成熟的今天,電動汽車的動力及續航仍然不能令人完全滿意,就更不要說用來驅動飛機了,鋰電池尚且如此,更何況鎳鎘電池了。

的確,一直以來,電池的儲能能力都是電力飛機發明的首要難題,因為即使是鋰電池,對於電能的儲存也是有限的,驅動汽車還可以,要想驅動耗能巨大的飛機可就顯得有些捉襟見肘了。因為電池的儲能能力有限,所以在研製電動飛機的過程中會陷入到一個惡性循環的怪圈:要提高飛機的續航能力,就要增加電池,增加了電池,重量提升了,就需要更多的電能才能驅動,於是又要增加電池,這是一個很難解決的問題。

在鋰電池出現之後,人類所製造的最為成功的電動飛機就是「太陽脈動2號」了,這是一架外觀十分炫酷的飛機,不過它不能算是純電動飛機,而應該算是一架太陽能飛機。

也正是因為如此,它才能夠實現56小時不間斷飛行,成功從夏威夷抵達了加利福尼亞。不過這架飛機並沒有實用價值,因為它的飛行速度只在每小時50公裡左右,如果你對這個數字沒有概念,那麼我們就來對比一下,荷蘭的弗雷德·羅姆佩爾伯格在1995年的時候創造了自行車最快世界紀錄,他的速度為每小時268.831公裡,是「太陽脈動2號」太陽能飛機速度的5倍。電池的儲能效果真的有這麼差嗎?是的,一公斤鋰電池的儲能大概為250瓦時,而一公斤航空燃油的能量為12000瓦時,也就是說相同重量下,燃油的能量是電池的將近50倍。

如此說來是不是電動飛機就沒有現實應用的可能呢?當然不是。

雖然電動飛機面臨著電池儲能能力有限的瓶頸,但通過不斷技術改良,製造出用於短途航行的純電動飛機還是完全可能的,而這種短途飛機恰好能夠彌補航空市場的缺口。對於短途飛行而言,燃油飛機太過浪費了,而電動飛機的優勢在於能源相對廉價,所以短途電動飛機普及之後可以大大降低短途航行的票價。

這不,一家以色列公司就宣布正在製造一種可以搭載9名乘客的小型電動飛機,這架飛機每小時的飛行成本還不到2000塊,並計劃在2022年執飛首個商業航班。這架純電動飛機不僅外形極為炫酷,而且還有一個好聽的名字,Alice。是的,就是上圖的那個傢伙。

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