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一小时2.5吨!飞机堪称吞油巨兽,怎么不像高铁一样用电驱动?

一小时2.5吨!飞机堪称吞油巨兽,怎么不像高铁一样用电驱动?
2023-03-29 14:04:28 来源:Hi科普啦

2019年,马斯克曾在社交媒体上发文称,计划 打造一款电动飞机,这样就能实现全体交通工具电动化

此言一出,立马引起了诸多业内人士的讨论。尤其是航空领域的人才,纷纷表示如果将飞机改为电动化,将会掀起一场产业革命。


(资料图片)

话说飞机究竟能不能像高铁一样改装成电动的?如果改完之后,世界将会变成什么样子?

先从发动机入手看看

自从2000年以来,几乎许多交通工具都开始电动化转变。比如汽车,早在2003年,特斯拉就成立了,那时候的CEO还不是马斯克,而是马丁·艾伯哈德。

这哥们儿很早就意识到,交通工具电动化是未来的大势所趋,所以开始把全部时间和金钱都投入到电动车的研究。只不过,最终他的衣钵被马斯克传承了下来,并发扬光大。

现如今,特斯拉每年的销量都有100多万辆,路上跑的电动车,几乎有一半都是特斯拉。除了汽车以外,如今的高铁和船舶也是采用了电力系统驱动。这样不仅可以节省燃油,对环境也是一大利好。

然而,很多人可能发现了,虽然汽车、高铁、船舶都可以烧电了,但为什么飞机不能烧电呢?难道这里面还有着无法突破的技术瓶颈吗?关于飞机为什么没有实现电动化,主要也跟它的电机和电池有关。

目前的飞机一共分为直升机和喷气式飞机两种。无论是哪种飞机,它们都是依靠燃油系统产生强大的推力,进而让螺旋桨和发动机叶片转起来,这样飞机就能起飞了。

如果采用电力驱动的话,这就意味着电机产生的动力必须要和飞机发动机一样,这样才能让飞机成功起飞。否则就算电机转的冒烟了,飞机也只能趴在地上无动于衷。

就目前来看,电机发动机的最大功率是110千瓦,也就是150匹马力。而一架正常飞机发动机的功率高达3200千瓦,也就是4000匹马力。如果要让飞机实现电力驱动的话,那就意味着,必须在飞机上面安装30个电机发动机。

这么多电机发动机,光是重量就能够把飞机给拖下来,更别提正常升空了。所以就一般情况而言,给飞机装电机发动机确实不太现实。

续航能力如何解决?

当然了,在近些年来,也有不少企业和航空爱好者,通过特殊技术手段,设计出了可以电力驱动的飞机。但这些飞机的续航能力实在太差,以至于还没飞几分钟就落地了。这样的飞机明显不利于商业运行。

电动飞机之所以无法长时间续航,主要也是因为电池的能量密度不够。刚才也提到过,一架飞机的发动机可以产生4000匹的马力。这么大的能量消耗,肯定需要更大容量的电池。不然的话,光是用那几块锂离子电池,飞机飞不了几秒钟就掉地上了。

而现如今能量密度最大的电池,就是美国Amprius公司生产的锂离子电池了。这款电池的能量密度高达450Wh/kg,比特斯拉的电池密度要高出76%。但即便是这样,它也无法运用到飞机上。

因为飞机的动力要比汽车动力大30倍, 光是超过特斯拉76%的电池密度还远远不够,必须便超过特斯拉3000%的电池密度,这样才能让飞机保持正常飞行

所以说,飞机之所以无法实现电动化,主要就是受到了电池和电机的影响。假如电池和电机能够再强悍一点,电动飞机说不定就是升空了。

关于这个逻辑,其实跟电动汽车的发展规律很像。当年的电动车之所以卖不上价,主要也是因为汽车的电池和电机不行。不光速度上不去,里程还很短,这样的车谁会买?

所以在2008年的时候,马丁·艾伯哈德才会离开特斯拉,将其拱手送给马斯克。直到马斯克将特斯拉的电池和电机整合起来,让它们拥有了超强的动力和续航能力,特斯拉才成功拿下了汽车市场。

从这个层面上讲, 如果想要让飞机也能实现电动化,就得突破电池和电机这两项关键技术 。不然的话,一切的幻想都只是水中月、镜中花。

当然了,关于这两项技术,要想成功实现它们,也不是什么难如登天的事情,毕竟这些年电动车就是这样一步一步走过来的。只不过飞机要想实现电动化,可能克服的技术细节要比汽车多而已。

但终归来讲,只要有相关企业家不断探寻,有技术人才不断攻关,相信飞机电动化终有一天也会到来!

如果电动飞机出现了,可能是什么样子的?

假如真到了那个时候,咱们可以设想一下电动飞机将会是什么样子的。首先就是电池的质量一定要轻,同等动力的电池,一定要比燃油的质量轻。不然的话,挂着这么一大坨电池上天,飞机无论如何也吃不消。

所以在材料方面,飞机电池可能会采用最新的氢燃料电池。这种电池是目前最轻的动力电池之一,能量密度约为锂离子电池的3倍。只不过由于技术原因,氢燃料电池没有实现量产。一旦这种电池量产成功,说不定电动飞机也就能成功面世了。

其次就是要避免电池着火,这是电动飞机的重中之重。为什么这么说呢?咱们举个简单的例子。假如一辆电动车突然电池着火,咱们可以把车停在路边,然后下车打电话给交警。

但如果一架电动飞机着火了,那该怎么办?把飞机停路边吗?想想都不现实。所以假如想让电动飞机上天,就得克服电池着火的这个问题,否则就算电动飞机造好了,它在航空认证协会那里也过不了关。

就目前来看,唯一能够把电池着火率控制在最低的,就是固态电池了。然而,固态电池也跟刚才提到的氢能源电池一样,无法实现量产,所以电动飞机的项目暂时实现不了。总之,要想让电动飞机真正飞起来,一套不着火的电池必不可少。

除此之外,包括电池的寿命、能量密度等等,都得实现质的飞跃。这样的电动飞机才能称得上是一款合格的电动飞机。

飞机样式的改变

当然了,除了电池以外,飞机的样式也得改变。就拿喷气式飞机来说,以往的喷气式飞机,在飞机腹部有一个巨大的中央油箱,这个油箱占据了飞机的很大一部分空间。有些飞机除了腹部以外,在机翼处也有油箱。这些东西都是属于飞机的累赘。

假如采用电动飞机,那就不需要再在飞机上加装这么多的油箱。这样不仅可以节省飞机的空间,还能使飞机的体型更小,造型更加优美。如果是客机的话,还能多出来几个位置,这样就能多卖几张票。

此外,由于飞机全部采用电机驱动,这样就不需要轰隆隆的发动机引擎了。假如还是采用以往的发动机引擎,就意味着飞机需要有一个像涡轮一样的氧气进气口。不然的话燃烧室没有氧气,飞机发动机就会停转。

但如果采用电机驱动,就完全不需要考虑这个问题。毕竟电机驱动不需要氧气,这也就意味着飞机可以取消机翼上的那几个涡轮。这样一来可以减轻飞机的重量,二来可以让飞机更加趋于流线型。不仅可以让飞机飞得更快,还能增加飞机的续航里程,可以说是一举两得。

说完了喷气式飞机,再来说说直升机。目前的直升机也是采用的燃油系统,靠着发动机引擎将直升机螺旋桨给带起来,这样飞机就能起飞。

假如直升机采用电机驱动,那就意味着飞行员不必再忍受旁边轰隆隆的燃油发动机声音。毕竟电机驱动的声音有目共睹,基本上是属于毫无噪音的存在。

所以一旦出现电动直升机,飞行员一定会体验到一种“静谧空中游”的感觉。从这个层面上来讲,飞行员这就属于云中漫步,悠然自在。

对环境将大有裨益

当然了,电动飞机的出现,除了对飞机本身和飞行员有影响外,它对整个环境的影响也是不小的。之前也提过了,由于电动飞机没有油耗,这样就可以节省出大量的航空燃油。

根据有关数据统计,目前的商业飞机,每小时的油耗就高达2.5吨。而 全世界所有的飞机加起来,每年的油耗高达40亿吨 ,都快赶上汽车了。从中也可以看出飞机烧油是有多猛。

假如飞机全部采用电动化,那就意味着每年可以省下40亿吨的石油。到时候这些石油就能够安安心心的躺在地底下,不必遭到人类无情的开采。这对于自然资源保护这方面,是一大利好。

其次,由于飞机全部采用电机驱动了,那就说明今后的飞机再也不需要向空气中排出废气了。空气中的二氧化碳和硫化物也会相应减少一点,这对于整个大气循环来说,也是一大利好。

所以说,电动飞机的出现,就像电动汽车一样,可以给地球的能源和环境带来无数好处。假如人类真的克服技术瓶颈,成功量产出电动飞机了,那它将会成为人类交通工具史上一道极具纪念意义的里程碑。希望这一天能早日到来吧。

结尾

总的来说,电动飞机之所以无法实现,主要就是因为两个技术瓶颈没有解决。一个是电机,还有一个则是电池。只有把这两项问题解决了,电动飞机才能上天。

要想解决这两项问题,除了资本的推动和技术人员的攻关以外,最重要的就是要出现像马斯克这样的强人,整合一切资源和顶尖科技,才能打造出一款平民级电动飞机。

而这款飞机的出现,将会对整个航空业和自然界造成天崩地裂的影响。就像当初的特斯拉那样,不鸣则已,一鸣惊人!

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(责任编辑:news01)
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