飛機什么時候電動化？

日經中文網

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2022-03-14 18:14

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電動飛機越來越接近實用化。英國羅爾斯·羅伊斯（Rolls·Royce）將于2021年夏季實施小型電動飛機的首飛。小型電動飛機有望2023年實用化，隨著經濟從新冠疫情中恢復，這種飛機有望得到普及。

電動飛機把噴氣式發動機和汽油發動機替換為電動馬達。已開發出了發動機與馬達相結合的“混合動力”型等多種驅動方式。能夠減小飛行時的能源消耗，降低溫室氣體排放量。

飛機什么時候電動化？

據航空運輸行動組織（ATAG）統計，2019年飛機排放的二氧化碳為9.15億噸，占到世界總排放量的3％，在20年里增加了4成。飛機運送1名乘客排放的二氧化碳是巴士的2倍，鐵路的6倍。

電動飛機主要有3種。最小的是垂直起飛著陸、不需要跑道的“飛行汽車”。其次是搭載幾人～十幾人、從跑道起飛的小型飛機。第三種是搭載幾十人以上的中大型飛機。一般而言，電動飛機在輕量化的同時，還需要提高電池的能量密度和馬達的輸出功率，因此飛機越大越難以實用化。

飛行汽車有望2023年達到實用化。豐田出資的美國初創企業Joby Aviation開發出了能以時速320公里飛行240公里以上的5座飛行汽車，將于2023年開始商業飛行。

德國初創企業Lilium正在開發以時速280公里飛行的7座飛機，將于2024年商業化。這款飛機采用東麗的碳纖維，減輕了機身重量。

小型電動飛機已進入全面試飛階段。羅爾斯·羅伊斯將于2021年夏季首次試飛。該公司提出的目標是，飛行時速要達到世界最高的約480公里。特點是安裝了“飛機用途中能量密度最大”（羅爾斯·羅伊斯）的約6千塊電池及自主的冷卻系統。2026年將面向挪威的國內航線提供小型電動飛機。

有的企業已成功進行載人試飛。美國初創企業MagniX在2019年已成功實現搭載1人的飛行。據悉通過優化馬達磁鐵及線圈的組合，去掉了改變螺旋槳轉數的減速器。

MagniX為水上飛機安裝了電動馬達。據悉安裝一個馬達時，最多可飛行160公里，安裝2個馬達時，可以以407公里的時速最遠飛行815公里。目標是2021年內搭載11人進行試飛，2023年獲得載客許可。

還有企業不用蓄電池，選擇使用靠氫氣發電的燃料電池。

飛機什么時候電動化？

初創企業ZeroAvia在2020年秋季利用燃料電池使小型飛機飛上天空。如果實現儲氫罐的輕量化，燃料電池將成為降低重量的動力源。力爭到2024年以10～20座的飛機實現約800公里的商業飛行。

荷蘭的代爾夫特理工大學與涂料企業阿克蘇諾貝爾等攜手，計劃到2023年推出采用燃料電池的小型飛機。最早在今年夏季試飛。歐洲空中客車公司也在討論以氫氣為動力的100～200座的中大型飛機。

要推出中大型電動飛機，馬達輸出功率被認為要達到此前5倍以上，電池容量要達到4～5倍，需要擁有革新性的技術。

日本航空機開發協會的調查顯示，10座的電動飛機到2020年代前半期將實現實用化。同時預計50～100座機型要等到2020年代后半期，超過100座的機型則要等到2030年代才能實用化。

現有蓄電池的能量密度僅為噴氣式飛機燃料的約50分之1，輸出功率也低。日本航空機開發協會的估算顯示，要讓美國波音的“737系列”飛機起飛，單純計算需要約50噸的蓄電池。

雖然存在技術課題，但由于環保對策，追求飛機電動化的趨勢有望取得進展。挪威的航空與機場管理企業Avinor在2018年宣布，該公司在瑞典起降的全部短途航班到2040年計劃完全改為電動飛機。以歐洲為中心，2019年出現了被稱為“飛行恥辱”的避免乘坐飛機的趨勢。國際民用航空組織（ICAO）提出了2020年以后不增加總排放量的目標。

新冠疫情導致飛機乘客銳減。雖然難以準確預測今后的需求復蘇情況，但日本航空機開發協會在3月發布的市場預測中表示期待稱，“如果疫苗普及順利，（航空旅客需求）到2023年將恢復至2019年的90～95％，到2024年超過100％”。

如果經濟活動變得活躍，必然需要應對氣候變暖。就像法國政府對飛機的環保對策支援150億歐元一樣，預計各國政府將給予扶持。