2019年12月，加拿大通勤航空Harbour Air的一架全電動DHC-2水上飛機完成首飛,。該飛機可在空中飛行30分鐘,，是世界第一架全電動商用飛機。澳大利亞工程公司magniX的首席執(zhí)行官羅伊·甘扎斯基表示，此次成功試飛證明了全電動商用飛機的可行性,，標志著電動航空時代的開始,。

據統計,，目前全球正在研發(fā)的電動飛機項目已超過240個,，電動飛機技術已成為航空領域的研究熱點。

（一）美國積極開展電動飛機技術研發(fā)

2018年,，NASA批準了一項為期 3 年,、 總投資 1500 萬美元的項目，以研制一種采用分布式電推進（DEP）技術的 X 驗證機,。在該計劃下,，NASA開展了X-57“馬克斯韋爾”驗證機項目。該機屬于蓄電池電動飛機,，利用14臺電動機驅動14個螺旋槳,，其中12個螺旋槳通過和機翼的氣動耦合增大升力，其余2個用于巡航,。同時,，NASA還為X-57配備了特制的鋰離子電池，使其擁有更遠的續(xù)航能力,。2019年11月,，NASA展示了首款X-57電動原型機，并計劃于2020年完成首飛,。未來,，一旦X-57電動飛機取得技術突破，或將改變全球民用與軍用飛機市場格局。

2018年4月,，美國Bye Aerospace公司的電動固定翼教練機原型機Sun Flyer 2完成首飛,。該公司計劃使Sun Flyer系列飛機成為第一款獲得美國聯邦航空局（FAA）認證的全電飛機。該系列包括Sun Flyer 2和Sun Flyer 4兩款飛機,，目標市場為飛行訓練和通用航空市場,。其中，Sun Flyer 2每小時運營成本為3美元,，并可實現零排放,。

2019年1月，波音公司的自主乘用飛行器(PAV)原型機完成首次試飛,。在飛行期間,，該原型機完成了受控起飛、懸停和著陸等任務,，成功對自主功能和地面控制系統進行測試,。該原型機長30英尺（約9.14米），寬28英尺（約8.53米）,，程航程達50英里（約80.47千米）,，由電動推進系統提供動力，可實現從起飛到著陸的全自動飛行,。

2019年3月,，聯合技術公司(UTC)啟動804計劃，計劃在3年內完成一架混合電動支線客機X-Plane的研制和試飛,，將當前多電技術從千瓦量級提升到兆瓦量級,，同時全面驗證混合電推進系統開展商業(yè)應用的經濟可行性。UTC預計,，X-Plane通過合適的混合動力組合可在航程為370~460千米的飛行中節(jié)省約30%的燃油消耗,。

2019年10月，美國初創(chuàng)電動飛機開發(fā)公司安飛與伊卡納飛機服務公司開展合作研究,，評估將DHC-6改裝為混合電推進飛行器的可行性,。經過評估，安飛和伊卡納已為未來的飛行驗證階段制定了成本,、時間表和風險緩解計劃,。預計，改裝后的飛機將采用油電混合推進系統,，最多可搭載19名乘客,。該項研究是NASA為電動飛機飛行驗證機計劃征集的項目之一。NASA希望能夠在2025年前首次引入具備兆瓦級電推進系統的電動飛機,。

（二）歐洲大力支持電動飛機發(fā)展,，密集開展電動飛機研發(fā)項目

在政策方面,，2018年6月，歐盟委員會公布了名為“地平線歐洲”的遠期研究與創(chuàng)新計劃預算提案,，其中包含“潔凈天空2”的后續(xù)航空科研計劃——“潔凈天空3”,。“潔凈天空3”的主要目標是,，到2050年使民用飛機二氧化碳排放比2000年減少75%,，氮氧化物排放減少90%，噪聲降低65%,，其主要研究方向包括研發(fā)混合電推進支線機或公務飛機,。2018年7月，英國首相特雷莎·梅宣布將為英國制定新的航空航天戰(zhàn)略,，將為“未來飛行挑戰(zhàn)”項目投入1.25億英鎊,，用于研究電動飛機和城市空運飛行器等新技術。2019年7月,，英國商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部表示,，英國政府將在2040年前投資約6500萬英鎊發(fā)展下一代電動飛機,。

在項目方面，2019年1月,，英國羅羅公司宣布,，將制造世界上飛行速度最快的全電動飛機。該飛機的目標速度是300英里/小時以上(約480公里/小時),，并實現零排放,。預計，該機將于2020年在英國開展試飛活動,。2019年5月,，空客公司的CityAirbus電推進飛行器原型機在德國多瑙沃特完成首飛。該飛行器采用全電動驅動方式,，實現了低噪音,、零排放的環(huán)保要求，其儲能系統為4枚電壓為800伏的電池,，總容量為110千瓦時,。2019年7月，空客公司推出“猛禽”混合電推進支線概念客機,。該機最多可搭載80名乘客,，航程達1500千米，耗油量比目前同類飛機低30%~50%,。此外,，羅羅公司正在與空客和西門子公司合作研制混合動力電動E-Fan X驗證機。該客機預計能夠搭載50-100人，航程約在500-1000公里,，擬于2020年開展飛行試驗,。2019年10月，德國初創(chuàng)公司百合的垂直起降電動飛機驗證機百合噴氣完成從垂直飛行到水平飛行的過渡,，其測試飛行速度超過100千米/小時,。該機由1兆瓦的鋰離子電池供電，并由36個電動涵道風扇提供推進力,。百合公司將其未來發(fā)展定位為空中出租車運營商,，希望至少在服務的最初5-10年內，采用有人駕駛方式運營,。2019年11月,，英國政府計劃通過英國航宇技術研究院向克蘭菲爾德航空航天解決方案公司投資900萬英鎊，開展“弗雷森”電動飛機演示驗證項目,。該項目周期為30個月,，基于9座布里頓-諾曼島民飛機開展電推進技術研究，計劃將混合電推進系統集成到該型飛機上進行演示驗證,。改裝后的電動飛機可在短途航空運輸中應用,，將可為島嶼居民等用戶提供低成本、綠色航空運輸服務,。

（三）其他國家電動飛機研發(fā)進展

2018年7月,，日本宇航局（JAXA）和工業(yè)界組建“飛行器電氣化挑戰(zhàn)聯盟”，負責開發(fā)電動飛機技術,，并為航空界創(chuàng)新提供孵化環(huán)境,，刺激航空市場增長。該聯盟由JAXA牽頭,，聯合了日本石川島播磨重工業(yè)公司,、川崎重工業(yè)公司、斯巴魯公司,、日立公司,、三菱重工航空發(fā)動機公司、三菱電機公司以及經濟貿易與工業(yè)部,。該聯盟旨在開發(fā)創(chuàng)新的電力技術,，減少航空排放對環(huán)境的影響。

2018年10月,，新加坡HES能源系統公司公布了世界首款氫燃料電動支線客機概念“元素1號”,。根據氫燃料存儲狀態(tài)的不同，“元素1號”可運載4名乘客飛行500-5000千米,。該飛機的動力性能將高于現有任何電池動力飛機,，可突破電動飛機的續(xù)航極限,。該機使用氫燃料電池，采用分布式電推進系統,，在提高飛機的環(huán)保性方面具有較大潛力,。

目前,，電動飛機技術雖發(fā)展迅猛，但其仍未解決阻礙其發(fā)展的核心問題——電池技術,。以特斯拉Model S電動汽車為例,，其170W·h/kg的電池能量密度仍僅相當于航空煤油的1.5%。同時,，鋰離子動力電池技術的發(fā)展也達到極限,，目前其能量密度只有7%~8%的年化增長率。據測算,，電動飛機想要實現2小時的短途商業(yè)飛行至少需要1000W·h/kg的動力電池,，這是當前多電飛機產業(yè)化應用水平的6倍，目前很難實現,。因此,，在電池技術發(fā)展面臨困難的情況下，利用“儲能裝置+電動機”的混電模式代替“發(fā)電裝置+電動機”的全電模式將是實現電氣化商業(yè)飛行的一個可行方案,。

電動飛機技術作為一項跨時代的高新技術,，正逐漸成為全球航空工業(yè)發(fā)展的核心技術，深刻影響未來飛機的設計思想,，將成為未來航空技術發(fā)展的重要方向,。對此，我應重視電動飛機技術的發(fā)展,，并可通過多種技術手段探索電動飛機技術發(fā)展途徑,，盡早突破關鍵技術瓶頸，以實現綠色航空目標,。

作者簡介

張嘉毅,，國務院發(fā)展研究中心國際技術經濟研究所研究 助理研究員