所有这些计划的共同点都是电动,因为电机和电池足够简单。“空中出租车”用它们,体积有望比直升机更小。支线客机用它,更省钱。

1957 年夏天,一个美国少年在达拉斯坐上一辆长途巴士,准备前往俄克拉荷马城看望他的父亲。

这时距离苏联发射人类第一颗人造卫星“斯普特尼克 1 号”还有三个月、距离 NBC 开始播放彩色电视节目还有一年。

飞行汽车 10 年内就会普及。

这是少年罗伯特·萨德勒(Robert Sadler)在大巴上看《大众机械》(Popular Mechanics)杂志的结论。7 月刊的封面上,展示了一辆会飞的汽车。这辆车没有车轮,车身中部是红色的乘员舱,车身前后布置了四个升力风扇。封面左下角写道:1967 年,你的飞行汽车。

空客、贝尔到硅谷创业公司都说要造电动飞机,实际上它离我们还有多远?

12 岁的萨德勒为此懊恼了几个星期。他还没拿到驾照,觉得等他长大就没办法开到地面上跑的汽车了。

萨德勒后来参加了越战、当过警察,退休之后成了小说家。在第一本小说《牙买加月亮》里,他用书中的虚拟人物再次演绎了这段 1957 年夏天的内心波澜:我永远都不能开车了。

现在 60 年过去。人类去了月球,不止一次。但飞行汽车一直没有影子……直到最近。

空客、贝尔到硅谷创业公司都说要造电动飞机,实际上它离我们还有多远?

今年 4 月底的 TED 大会上,创业公司 Kitty Hawk 的空气动力负责人 Todd Reichert 上台放了一段视频:一个极限运动爱好者装扮的人骑在一个大疆和摩托车结合体一样的“飞车”,飞了起来。

Reichert 几个月后就会有比较粗糙的样机供人骑行,年底前看上去更完善的产品会上市。

Kitty Hawk CEO 是原 Google 无人驾驶负责人 Sebastian Thrun,它的投资来自 Google 创始人拉里·佩奇。

Kitty Hawk 只是一众飞行公司里野心最小的那一个。

在 Reichert 宣布飞行计划的那周,Uber 在达拉斯召开了飞行出租车大会。会上,制造出休伊、眼镜蛇、鱼鹰等直升机巨头贝尔直升机宣布了和 Uber 合作电动飞行出租车的计划。

另一边,空客宣布了类似的计划,在硅谷成立了一家叫 A³ 的全资子公司,主要目标也是研制可以承载一人的垂直起降电动飞机,项目名字叫做“Vahana”,梵语的意思是“神的座驾”。

Uber 和空客的计划都差不多:造一个无人垂直起降飞行器,可以自动去接了乘客再飞到目的地。2020 年就来。

更宏伟的是硅谷最大创业孵化器 YC 今年推出的莱特电动(Wright Electric)——20 年内,带来电力飞行的,能够乘坐上百人的支线客机。

莱特电动、Kitty Hawk(莱特兄弟试飞人类第一架飞机的地名),从这些名字也能看出他们的野心。

2017 真的会变成“1967”了么?

市场期待电动飞机,这关系到航空公司成本

所有这些计划的共同点都是电动,因为电机和电池足够简单。“空中出租车”用它们,体积有望比直升机更小。支线客机用它,更省钱。

今天航空业不担心飞机性能。现代的民航飞机是人类创造出的性价比最高的交通工具之一。今天客机的动力远远超过了起飞需求。波音在售的双发动机客机,在一台发动机停机后还可以保证顺利降落。

而且它的人均效率比汽车发动机高许多。

空客、贝尔到硅谷创业公司都说要造电动飞机,实际上它离我们还有多远?

以波音最新推出的 787 型洲际客机为例,787-8 型飞机的最大油箱容积超过 12 万升,最远航程超过 15000 公里。以 3 级客舱配置的 242 个座位计算,每一位乘客每公里只消耗 0.03 升航空煤油。实际上很多两级舱位设计的 787-8 能运载超过 300 人。

这个油耗性能,一辆轿车要坐满四个人才能达到——而且慢得多。航空煤油的价格大约只有汽油的一半或更低。

但这个燃油成本还是太高。目前,在竞争激烈的美国航空公司,燃油成本要占全部成本的三分之一。

航空公司已经减无可减,只好把成本缩减放在了增加座位数和减少服务上。于是经济舱越来越挤、东西越来越难吃、能免费带上去的行李越来越小。

同时航空发动机,还在消耗化石燃料,飞行过程中会排量大量的二氧化碳。2012 年,欧洲曾将航空业纳入欧盟碳排放交易体系(Emissions Trading System,ETS),规定从欧洲出发及抵达的航班所属的公司都必须为全年排放的所有二氧化碳缴纳 15% 的费用。这个措施让单张机票价格涨价至少 60 欧元。

但美国、中国等航空业大国家抵制这一法案,认为这个法案没有从发动机制造、燃料等源头领域控制排放,对航空公司征收是不公平的。2013 年秋天开始,欧盟针对航空公司的碳排放收费暂停。

虽然暂停了,但减少碳排放的方向没有变。

航空运输业在全球范围内制定的碳减排目标包括,到 2020 年,每年将燃油效率提高 1.5%;在 2020 年前,制定净排放量上限并实现碳中和增长;截至 2050 年,将碳排放量降低至 2005 年的一半。在这样的困境下,现在航空公司采用的改进措施是使用从食品废物油等中提取的生物燃料,来替换航空煤油,以同时实现节能和缩减成本。

但是,生物燃油不是彻底的解决方案,因为现在的问题是,全球都对二氧化碳排放控制越来越严格。也就是说,总有一天航空业也会是碳排放管制的行业。也许航空公司没有选择,但是作为飞机制造商,像空中客车和波音的这样的公司,为了公司和行业的未来,也必须找到替代方案。

电动飞行的最大挑战是动力

电动正在改造汽车业,现在进入飞行生意的新公司也在做同样的事。

但这也是最难的地方。

让现代民航飞机这么高效飞行的原因来自机翼下吊着的那两台涡轮喷气发动机。

空客、贝尔到硅谷创业公司都说要造电动飞机,实际上它离我们还有多远?

常见民航客机都已经是喷气式发动机,但它们和加速时喷射出长长火焰的战斗机发动机不一样,民航客机的发动机超过 70% 的推力不来自涡轮的压缩燃烧,而是来自外圈被推动的风扇。你能从正面看到一个旋转的风扇,正是这个风扇为民航飞机提供了大部分动力。

同时,还有很多支线客机使用涡轮螺旋桨发动机,最常见的 ARJ 系列、庞巴迪 Dash 8 系列和中国制造的新舟系列支线飞机。

简单说,今天在飞的民航客机,几乎全都靠燃烧航空燃油推动风扇或螺旋桨转动产生动力。

空客、贝尔到硅谷创业公司都说要造电动飞机,实际上它离我们还有多远?

这就给电动飞机带来了可能,因为靠电力驱动电动机,也可以让风扇旋转,让飞机起飞。理论上来说,波音和空客飞机使用的涡轮风扇发动机,把核心部件从涡轮换成电动机,只要有足够的电力驱动风扇以相似的速度旋转,飞机照样可以飞。

问题是,现在的电池还太弱了。

根据 Batterybro 网站的计算,喷气飞机使用的航空煤油每千克的能量密度,是常见的动力电池 18650 电池的 138 倍。18650 是一种棒状的锂电池单元,特斯拉汽车的电池就是 7000 多块这种部件组成。

很显然,给 787 换上电机,载着 300 人从北京飞到纽约是完全没可能了。

退而求其次,改进气动力设计造、小一点的飞机是普遍想法。

创业公司莱特电动的目标就是如此。这家 YC 孵化的公司每周都会发一份周报,介绍自己接触了什么人、做了什么工作、研究了什么问题。

在 2017 年 4 月 23 日莱特电动的周报里,他们设定了一个电池技术目标:400 瓦时每千克的能量密度。但这个密度只有航空燃油的数十分之一,但还是比今天特斯拉 18650 的 250 瓦时每千克高出太多。

[责任编辑:赵卓然]

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