鉅大LARGE | 點擊量：845次 | 2018年07月16日
電池技術(shù)突破是電動飛機崛起的關(guān)鍵
2008 年，電動車在油價上漲后東山再起。到了 2018 年，電動特種也邁向了新的里程。幾十年來，整個特種領(lǐng)域和航線都取得了進展。1986 年，埃爾伯特·L·伯特·魯坦(Elbert L Burt Rutan)首次完成了不著陸、不加油的環(huán)游世界。30 年后，人類又實現(xiàn)了另一種環(huán)球旅行，也標志了第一例電動環(huán)行。這一宏大的旅程始于阿布扎比(阿拉伯聯(lián)合酋長國首都)，在 16 個月之后，電動飛機回到了開始的地方。但是這架飛機所實現(xiàn)和以往不同，它既沒有排放，也沒有消耗燃料，它使用的是數(shù)塊太陽能電池板、一個電動馬達和四塊 41 千瓦時的鋰離子電池。
這架電動飛機稱為“陽光動力 2 號(Solar Impulse 2)”，在它 2016 年完成首飛之后，就此改變了特種世界。從那時起，電動商用飛機的愿景就不再是夢想了。電動飛行擁有明朗的未來，它機不但能削減特種燃料的用量，還能減少排放，讓環(huán)境變得更加清潔。
根據(jù)歐洲委員會的說法，飛機排放量目前約占歐盟溫室氣體排放總量的 3%、世界溫室氣體排放量的 4%。這是一個相當可觀的數(shù)字，而且還在以較高的速度增長。如果實現(xiàn)電動特種，那么這些不斷上升的排放量就會減少。從乘客的角度來看，電動飛機也是一次突破，電動飛機能夠降低出行費用，減少旅途中的噪音，同時提高拉升的速度。電動引擎能讓飛機在更高的海拔上維持良好的性能，而且還能降低空氣阻力，而與之相比，內(nèi)燃機的性能明顯不足。
挑戰(zhàn)
無論是炒作還是創(chuàng)新，電動商用飛機仍舊道阻且長。伯特·魯坦設(shè)計的“Long-EZ”是最近一次電動飛行的實例。2012年，Long-EZ 是飛行速度最快的電動飛機之一，時速可達每小時 202.6 英里，同時機上只運載了一名乘客。相比之下，波音 787 的飛行時速為每小時 585 英里，載客量超過 242 人。所以就目前的技術(shù)，直到 2030 年，商用特種最多用上混合動力技術(shù)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前，美國宇航局正在開展一項名為 Electric Aircraft Testbed 的項目。該項目正在研究電動飛行的技術(shù)障礙。該試驗臺的目標是提高電動飛機的效率同時減少飛機自身的重量。隨著技術(shù)的進步，試驗臺可以適應更大功率的發(fā)動機。
另一個挑戰(zhàn)則是冷卻系統(tǒng)。電動飛機飛行過程中會產(chǎn)生 50 千瓦到 800 千瓦的熱量，而冷卻系統(tǒng)則是要將這些熱量在飛行中排出。大功率電子設(shè)備的集成功率模塊需要冷卻系統(tǒng)，其中最重要的是可以改善導熱性能的材料以及幫助散熱的輕量級系統(tǒng)。
電池技術(shù)
最重要的限制因素并非發(fā)動機重量或飛機設(shè)計，而是電池。目前的電池還不能達到電動特種所需的功率重量比。噴氣燃料的能源產(chǎn)量比同等質(zhì)量的電池多 43 倍。而電動特種業(yè)正在大力提高能量儲存技術(shù)，也許能讓電池的能量密度每年上升 5% 到 8%。只有實現(xiàn)了五倍于現(xiàn)在的能量密度，小規(guī)模的特種作業(yè)才有可能進行。好消息是，飛機的設(shè)計也在提升，所以能源需求也會隨著時間的推移降低。
一旦一切都厘清了，我們就需要開始解決另一個問題，那就是如何快速更換電池，實現(xiàn)航班的無縫銜接。最好的解決方案是換電技術(shù)，但這個解決方案也有阻礙，因為電池的維護成本高于燃氣渦輪，而且充電 1500 次之后就需要更換。
當前的競爭狀況
Zunum 特種是一家由波音公司和捷藍特種支持的公司，自 2013 年以來，該公司一直在研究 10 座到 50 座的混合動力電動飛機。公司于 2017 年 10 月開始開發(fā) 12 座的飛機，計劃在 2020 年飛行。該飛機在做短途飛行時，涵道風扇完全由電池供電，在航程加長時，發(fā)電機可提供 1 兆瓦至 5 兆瓦的電力。當航程上升至 700 海里時，燃氣渦輪將用于驅(qū)動兩個 550 千瓦的發(fā)電機。2018 年 2 月，Zunum 宣布公司正在建造該飛機的第一個原型。
E-Fan X 則是空客公司與勞斯萊斯和西門子合作研發(fā)的混合動力電動飛機，該飛機使用板載鋰離子電池為兩個電動機供電。2014 年，E-Fan X 完成了首飛，航行時長為 60 分鐘。在實現(xiàn)全電動飛行的路上，公司希望能在 2020 年首先完成混合動力飛行。
Eviation Alice 是一架由以色列 Eviation 公司研發(fā)的電動飛機。該飛機的特點在于它有三個螺旋槳，其中兩個分別安裝在翼尖，另一個在安裝在機身后方。該飛機擁有電力推進系統(tǒng)，其中 95% 的材料由合成材料構(gòu)成。該公司創(chuàng)立于 2015 年，目前正在生產(chǎn)的全電動商用及通勤飛機的模型。
Wright Electric 旨在設(shè)計出航程小于 300 英里的商用電動客機。公司成立于 2016 年，已從硅谷加速器中獲得風險投資。2017 年 9 月，英國易捷特種公司宣布與 Wright Electric 合作，將在 2027 年開發(fā)出 180 座的電動飛機。
在未來的歲月里，即便街道上到處駕駛著電動汽車，在電動特種的道路上，我們?nèi)杂泻芏嗦芬?。而在多年以后，當我們回望電動特種的歷史時，我們也會想起這一路上歷經(jīng)的坎坷，而在突破電池、引擎和設(shè)計上的障礙后，電動特種事業(yè)終將傲然地起飛。
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