电动飞行器：理想很丰满 现实很骨感

【编者注】最近，硅谷初创公司 Kitty Hawk 测试「飞行汽车」的消息登上了不少科技媒体的版面。虽然它们的飞行汽车——准确地来说是电动飞行器，距离我们想象中的样子还相差甚远。但谷歌联合创始人拉里·佩奇的投资背景，再加上「年内量产」的豪言，还是让大家对 Kitty Hawk 的下一步动作充满了期待。

实际上，不论是 Kitty Hawk，还是众多跃跃欲试的飞行器公司，只要有着「载人上天」的梦想，就一定会面临诸如安全性、续航时间等非常现实而又棘手的问题。极客公园今天编译的文章虽然发表于一年前，但所引发的思考即使在当下也是很有价值的。

本文编译自 The Guardian，原文标题为「Could vertical take-off electric planes replace cars in our cities?」。编译时进行了适当删减。

喷气式飞机的时代即将结束，而过去一直停留在绘画板上的新型电动飞行器也开始逐渐走上跑道。这个极具创意的产物是由新兴互联网公司、政府机构以及全球最大的喷气式飞机制造商资助开发的。他们承诺电动飞行器比传统的喷气式飞机更清洁、噪音更少、安全系数更高，并且相比之下碳排放量更少。

月初（2016 年 7 月），美国国家航空航天局（NASA）宣布将制造一架名为 Maxwell 的高速调查飞行器，这架能容纳四人的飞行器将使用电动引擎来驱动 14 个螺旋桨，高达 175 英里/小时的飞行速度快赶上很多小型飞行器了，但耗能只有一架普通私人飞机的五分之一。

「NASA 最终想取代一些机型，例如很多民航都用的波音 737 和空客 A320，因为这几种飞机消耗的燃料和排放的废气数量惊人，」宾夕法尼亚州立大学的航空航天工程教授 Jack Langelaan 谈到。

商用航空的 CO2 排放量已经占到了人类活动排放量的 2% 了，而且这一数字到 2050 年可能增加到 22%。而电动飞行器能大大减缓这一趋势，甚至实现反转。

首先，电动机的燃烧效率是内燃机和喷气引擎的两倍。极光飞行科学公司（Aurora Flight Sciences）的 Carl Schaefer 说道：「我们要做的就是在发动机上穿线，这样一来就不必安装大的螺旋桨，可以在飞行器的任意位置安装小的发动机。」这家航空航天公司正在为美国军方研制一架叫「雷击」（Lightening Strike) 的电动无人机。

Maxwell 的 14 个螺旋桨都配备了发动机，其中 12 个安装在机翼上，另外两个大螺旋桨在翼端。这种配置能大大提高燃料利用率，并且使飞行器更安全。Maxwell 的设计者之一 Sean Clarke 说：「起飞时 14 个螺旋桨中坏一个比 3 个螺旋桨中坏一个要好得多。」

新兴航空公司很快意识到，电动引擎使得飞行器具备垂直起降（VTOL）的功能，从而有可能代替汽车——注意，不是代替飞机。Langelaan 说，「垂直起降很受欢迎，因为上班族如果乘坐这种飞行器通勤，没人希望降落在离上班地点 5 英里远的机场吧。」

德国创业公司 Lilium 研发的两座电动飞机只需要一块面积不超过 15 平方米的降落广场，而美国加州的无人机科技公司 Joby Aviation 正在研发的 Joby's S2 电动飞行器拥有 12 个电动螺旋桨，这 12 个螺旋桨在 Joby's S2 垂直起飞时全力运转，待 Joby's S2 升空达到巡航速度后调整方向，就像普通飞机一样。Joby Aviation 称这架时速可达 200 英里/小时的飞机消耗的能源只有传统汽车的五分之一。

而德国研发的另一架新型直升机 Volocopter 拥有 18 个螺旋桨，中国亿航的 184 自动驾驶飞行器看上去像一架超大型的单人无人机。这类飞行器的设计目的是作为航空业的替补，形象地说，是要做飞行器界的 Uber, 即在交通拥堵的城市及附近地区提供自动化的空中交通运输。亿航 184 自动驾驶飞行器去年已获准在美国内华达州进行飞行测试，不过不能搭载乘客。

Langelaan 说：「在正式将电动飞行器投入市场之前我们还有很多准备工作要做，其中如何避免飞机相撞和管理交通很重要。别看现在的天空很大，一旦各种各样的小飞机开始在天上飞来飞去，你立马会觉得天空小的可怜。」

除了电池状态不稳定，电动飞行器还有其他技术难题要克服。例如，电动飞行器每次可行驶的距离是有限的。Schaefer 还说：「锂离子电池的动力密度还没有达到能够支持电动飞行器长距离飞行的要求，现在的最长飞行时间是一个小时。」

极光飞行科学公司（Aurora Flight Sciences）采用混合动力系统解决了这个问题，这个系统中有 3 个功率均为一百万兆瓦、使用喷气燃料的发电机来驱动「雷击」（Lightening Strike) 无人飞行器的电动发动机。

另一个更加环保的解决方案是需要多少能量就用光电池生产多少。最近正在环游世界（2016 年 7 月已结束）的阳光动力 2 号是世界上第一架只靠可再生能源供能横跨大西洋的飞行器。但第一代阳光动力号只能搭载一个人（第二代可以搭载两人了），最高时速甚至低于大多数汽车，并且研发成本太高。

「太阳能供电目前只适用于有大机翼的轻型飞机，日后太阳能电池的效率提高了，我们或许才会看到太阳能飞机有更多的发展，」Langelaan 补充道。

一个好消息是和电动飞机相关的所有技术都在朝好的方向发展，不管是蓄电池、太阳能电池，还是发动机，都倾向于变得更轻、更便宜。全球最大的喷气飞机制造商的注意力都在这上面，波音公司和空客公司都已经进行过电动飞行器的试验，特斯拉的老板 Elon Musk 也透露他正在考虑建造一架完全电动化的飞机。

和现在的特斯拉、普锐斯、聆风一样，采用混合动力的电动飞机的运行成本将大大低于传统的喷气式飞机。太阳能电动飞机 Sun Flyer 的制造商透露该电动飞机每小时飞行只消耗 1 美元的电能，而燃烧化石能源的轻型飞机每小时的成本是 40 美元。

Clarke 和 Schaefer 都认为，电动飞行器目前的电池技术要达到民航客机的标准还有很长一段路要走。

「我们都在等待电池技术的革新，」Clarke 谈到，「但像 Maxwell 一样验证复杂的电池系统也有好处。未来一旦电池技术完全成熟，电动飞行器就会迅速走向市场。」