随着全球气候变化问题日益严重,碳排放减少已成为各行业的迫切目标,在这一背景下,航空行业也在探索减少碳排放的途径,尤其是关于飞机动力来源的革新,传统的飞机使用燃油作为动力源,这不仅消耗资源还会产生大量的二氧化碳排放。
然而随着科技的进步,汽车和火车甚至轮船都开始用电驱动,然而天空中那些巨大的航空巨兽,似乎仍然固执地依赖着传统的石油燃料,那么飞机可以用电来飞行吗?
电动飞机的现状现有的飞机使用的是燃油驱动引擎,这些引擎每燃烧1公斤的航空燃油,便会排放3.15公斤的二氧化碳,这些二氧化碳分子在高空中滞留的时间可以达到50到100年,从而对全球气候造成深远的影响。
据统计,航空业每年排放的二氧化碳占全球总排放量的10%左右,而其中约90%是由于飞机燃烧燃料所导致的,因此如何减少航空燃料的使用,尽快的找到替代能源,成为了航空行业能否应对环保压力的关键。
不仅仅有着环保的原因,飞机又被称为“吞油巨兽”,以一架常见的A320或B737为例,1小时的耗油量通常在2.5-3吨之间。
更不用说军用飞机了,比如美军的B-2幽灵式战略轰炸机,它的耗油量更是一小时一辆豪车,这都可以看出飞机是特别耗油的。
想象一架飞机需要多大的动力才能腾空而起,传统喷气式飞机的发动机功率动辄达数千千瓦,这意味着电动系统必须具备超强的能量转换能力,目前的电机技术还远未达到这一水平。
并且电池是制约电动飞机发展的关键因素,尽管锂电池技术不断进步,但其能量密度仍然无法满足航空业的严苛需求,一架商用飞机需要持续、稳定的动力输出,而现有电池在重量和续航里程上都存在致命缺陷。
目前电动飞机的研发主要集中在小型飞机上,例如中国的锐翔RX1E-A便是一款双座电动飞机,采用全电驱动系统,通过电池供电驱动电动机,从而带动飞机的推进系统进行飞行。
然而现有技术的局限性也显而易见,目前的电池技术无法提供足够的能量密度,无法支持像波音747和空客A380这样的大型客机飞行,电动飞机若想在民航领域广泛应用,仍需要在电池技术、重量控制和能量密度方面取得突破。
未来电动飞机的技术挑战尽管困难重重,但一些科技企业和航空公司已经开始尝试电动飞行器的研发,美国的一家公司就正在研发超高能量密度电池,而欧洲的几家航空公司也在进行小型电动飞机的试验。
其实氢燃料电池和固态电池被视为电动飞机技术突破的重要方向,特别是氢燃料电池,其能量密度可以达到传统锂电池的三倍,一旦实现规模化生产,将为电动飞机提供强有力的技术支撑。
尽管电动飞机的概念看起来充满希望,但要想实现大规模应用,依然面临着多个技术挑战,首先电池的能量密度问题一直是制约电动飞机发展的关键。
以当前的电池技术为例,要使一架典型的商用客机,如波音737,飞行一小时所需的电池重量,几乎相当于其机舱的大小,而且这种电池的重量和体积也意味着飞机的承载能力和飞行时间将大打折扣。
其次电池的充电速度和使用寿命也是制约因素,如果电池的充电速度过慢,可能会导致航班延误,甚至无法满足商业化运营的需求,此外现有电池的寿命通常有限,且使用过程中会逐渐减少储能能力,这也为飞机的维护和安全性带来挑战。
为了应对这些问题,科研人员正在积极研发新型电池技术,固态电池作为一种较为前沿的技术,具有更高的能量密度和更长的使用寿命,如果能够实现商业化应用,可能会成为未来电动飞机的“新希望”。
电动飞机的应用前景电动飞机不仅仅是技术创新,更是应对气候变化的重要手段,传统航空业每年消耗数十亿吨石油,排放大量温室气体,电动飞机的推广将极大地减少碳排放,为地球环境带来显著改善。
尽管电动飞机距离大规模商用还有一段距离,但一些航空公司和制造商已经开始为未来的电动航空铺路。
根据专家的预测,到本世纪30年代,电动航空有可能进入商业化飞行阶段,届时电动飞机不仅可以在短途航班中广泛应用,也可能逐步向中长途航班延伸。
如果电动飞机真的实现商业化,在这一过程中电动飞机的普及将大大降低航空业的碳排放,同时也会大大的降低航班的运营成本。
随着电池技术的不断进步以及新能源技术的创新,电动飞机有望在未来几十年内实现商业化飞行,航空公司和制造商正在为这一目标不断努力,力争为全球航空业的可持续发展贡献力量。
电动飞机代表了人类对未来交通的美好憧憬,它不仅是技术创新的象征,更是人类应对气候变化、追求可持续发展的重要选择。
信息来源:澎湃新闻 2022-04-03——《飞机发动机到底有多么耗油?注意看旁边油桶变化,以及远处树的动静》
光明网 2023-06-13——《电动飞机——绿色航空“新选择”》
参考消息 2022-09-24——《外媒:电动飞机时代即将来临》