全球最大电动飞机首飞 但普及仍有问题

美国MagniX公司和AeroTEC公司于2020年5月28日联合发布了一份声明，宣布他们开发的GrandCaravan208B全电动飞机(也叫eCaravan)已经在美国华盛顿州的飞行测试中心成功完成了半个小时的飞行。

AeroTEC公司对机龄18年的Sesna208B型发动机进行了改装，并相应地进行了其它改装工作。

eCaravan飞机可以载客10~14人，AeroTEC公司声称这是目前世界上最大的全电动飞机。

与此同时，MagniX公司的CEO在其首飞新闻发布会上说：“全电动飞机的寿命可以超过3个小时，而且它的运营成本可以比传统的燃料飞机低50%。”

是不是说人们所期待的“电动飞机在摩登都市中穿梭”的情景会更快到来？

热点不断，突破却很少。

飞行器电气化是航空工业不断探索和解决的问题，但至今尚未取得满意的效果。举例来说，空客和罗罗公司的E-FanX混合动力飞机项目已于今年4月永久停飞，该项目已尝试用电动引擎代替飞机上的四个喷气燃料引擎之一，以提高飞机起飞和着陆效率。

该E-FanX混合飞机项目已经终止，取消了验证航班。在空客重新考虑项目优先权后，他们做出了这个决定。

RolandBerger，一家国际管理咨询公司，最近预测，目前全世界大约有170种不同的电动飞机发展计划，与2018年4月相比，增长了50%。

英国航空发动机制造商罗罗公司于2019年2月宣布，该项目命名为ACCEL(加速飞行电气化)，是世界上最快的全电动飞机；

空客公司宣布与AirRaceE公司合作，在2020年推出世界上第一个电动飞机竞赛；

2018年11月，NASA展示了它的第一架全电动试飞飞机——X-57"Maxwell"；

在2019年的巴黎航展上，全电动飞机Alice(Alice)亮相并引起了人们的关注。

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尽管关于未来的创意让人兴奋不已，但是，回到现实，电动飞机仍然无法从概念走向现实，其中最大的问题就是能源——电池。飞翔消耗巨大的能源，而电力飞翔则意味着现有的电池技术必须有重大突破，或“奇迹”的出现。

从短期来看，现有的电池技术仍然不能提供能使电力飞行可行的功率重量比，而且成本比传统燃料要高得多。尽管科技进步使特斯拉ModelS的续航里程增加了335英里(约540公里)，这一距离对于飞行而言显然是微不足道的。因此，尽管电动汽车市场发展如火如荼，但电动飞机的开发仍停留在试探阶段。

特斯拉ModelS的电池组和机箱混为一谈。

在现阶段，已飞行成功的电动飞机均为小型，航程较短。尽管电驱动飞机的动力推进系统比燃油发动机的效率要高2~3倍，但电驱动飞机的动力推进系统的功率比(kw/kg)要高很多。而其能量密度却远远低于常规燃料。当前最佳电池的能量密度为250~300kw/kg，而航空燃料的密度约为12000kw/kg，也就是说，当前使用的燃料比同等重量的电池提供能量多40倍，这意味着电池会占用飞机更多的空间，如果波音737大型飞机采用全电动驱动，那么需要的电池重量将会超过机身重量，这显然不能实现商业化。

GrandCaravan208B飞机是全电动的，有9个座位。

还没有首航的全电动飞机Alice也有9个座位，定位为“空士”。

当前，主流的动力电池包括铅酸电池、镍氢电池和锂电池，其中锂电池在能量密度和性能方面具有较大优势。锂电池按其不同的材料体系可分为不同的类型，主要有磷酸铁锂电池、三元锂电池、锰酸锂电池等，不同类型的锂电池在性能和价格上各有其优缺点。

但是，最重要的问题是，通常单个电池不能达到汽车或飞机所需的能量密度，因此需要电力电池组。这类通常是单体电池通过串联、并联构成的集合体，虽然能量储备较多，但由于单体电池之间在可用容量、使用寿命等方面存在差异，所以动力电池组的一致性和稳定性也不理想，这也是长期困扰电动汽车发展的一个大问题。目前最可行的方案是用新的电池技术，例如镁电池，取代通用的锂电池(组)。然而，尽管镁电池比锂电池的能量密度大，但其技术还不够成熟，远未进入商业应用；固态锂电池也是一种新兴的电池技术，尽管固态锂电池不易燃，但其循环寿命短是其致命弱点；而钠离子电池，虽然循环寿命长，但能量密度又不够高…

从设计到安全性全方位的挑战

与此同时，电力推进系统将推动飞机的设计结构随之改变，未来的电动飞机可能与现在完全不同。飞行器设计者将围绕电动机对飞行器进行重新设计…也就是说，一旦能量问题得到解决，飞行器设计将成为电动飞行器需要克服的新难题。

现在各公司推出的全电动飞机概念机，与传统意义上的飞机有很大不同。

除了能源和设计之外，安全问题也可能成为限制电动飞机商业运行的因素。若电动力系统出现失稳问题，着火可能性很大，若车辆在地面着火，还可跳车离开。但是在空中，一次电池失火就会迅速蔓延，最终，大火会把整个飞机变成火球，直接落到地面上，乘客根本没有机会逃脱。

据特斯拉官网介绍，从2012年到2019年，特斯拉每走1.75亿英里的路程，就有一辆车发生火灾。尽管这一数字比美国交通部公布的“每1900万英里就有一辆车着火”的数字要小，但对航空业来说，这也是令人难以忍受的。

而航空公司研发电动飞机，无非是希望摆脱对燃料的依赖，降低运行和维护费用，同时还能减少碳排放，更能降低飞机MRO方面的费用，因为与涡轮或活塞发动机相比，全电动飞机所需的维修项目将大大减少——E-mail系统维护不需要大型维修机库，没有昂贵的航材，也不需要执照，只需更换电池或升级系统软件。常规航空发动机结构复杂，成本高，维护成本高，一旦成为现实，电推进系统将对发动机维修市场带来巨大的破坏性影响。

或许因为前面的路还是很难走，还有很多问题需要解决，eCaravan公司的首席执行官AeroTEC说：“现在还没有测试和认证电动飞机的路线图，这是一个新的前沿领域。

不过，即使在目前阶段，全电动飞机的运行费用也可能高于传统飞机。但是，如果有一天，电动力飞机能够成为现实，并开始为人们的日常生活服务，也许不仅仅是航空业，也不仅仅是整个社会的生活方式，因为它安静、清洁的特点而被改变。