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編者按：科技改變了我們的生活方式，也讓我們陷入了能源危機，發(fā)動機需要不斷追求更高的燃油效率，并嘗試使用更環(huán)保的新能源。

所有的過去，在未來里。

據(jù)推銷汽車的高手講，學識和熱情都不如道一聲語重心長的“你看，現(xiàn)在油價多高啊”，“省油”“省錢”是能源危機時代的剛需，能耗低才是油價飆升之際的攻心上策。

汽車、飛機給我們速度，讓我們得以在更短的時間里體驗了更豐富的人生。說到底，科技改變了我們的生活方式，也讓我們陷入了能源危機。正是這種危機繼續(xù)推動著科技滾滾向前，發(fā)動機不斷追求更高的燃油效率，并嘗試使用更環(huán)保的新能源。
新能源新可能

4月8日，在美國伊利諾伊州的工業(yè)城市羅克福德，一個叫“電網(wǎng)”（TheGrid）的實驗室成立。這個新實驗室隸屬柯林斯宇航——聯(lián)合技術(shù)公司的一家子公司。

揭幕式上，柯林斯宇航的首席執(zhí)行官KellyOrtberg表示，在不久的將來，混合動力和全電動飛機將改變我們對航空旅行的認知，例如在城市空中交通和支線航空等領(lǐng)域打開新的市場。

熟悉航空工業(yè)的朋友知道，“電動飛機”“混動飛機”“太陽能飛機”“垂直起降飛機”都不是新概念。2005年，一位叫貝特朗·皮卡爾的飛行員駕駛“陽光動力號”太陽能飛機完成洲際飛行。后來，他駕駛的“陽光動力2號”曾在南京祿口機場降落。2011年，空客啟動電動飛機EFan計劃，在2013年的巴黎航展上，靈動的E-Fan首架機亮相靜態(tài)展區(qū)?，F(xiàn)在，E-FanX項目已經(jīng)轉(zhuǎn)向混合動力驅(qū)動。

前不久，挪威以招聘、培訓飛行員為主營業(yè)務的OSM航空公司，從美國科羅拉多州的電動飛機制造商Bye Aer Space訂購了60架全電動飛機。幅員遼闊、人口稀少的挪威有成為“電動飛行”先鋒的計劃。2015年，挪威機場集團就電動飛行的實施情況展開調(diào)研，研究電動飛行計劃落地的可能。2018年，斯洛文尼亞制造商Pipistrel生產(chǎn)的雙座電動飛機Alpha ElectroG2完成了首次飛行。美國宇航局公布了全新電動飛機X-57，14個電力發(fā)動機集成在了機翼上。一家叫Lilium的德國公司還公布了一款5座噴氣式電動空中出租車。十幾個國家已經(jīng)建立了類似的新能源飛機項目，波音、空客、羅爾斯·羅伊斯、西門子紛紛涉足電動飛機的研發(fā)。在面向未來的航空器研發(fā)競爭中，沒有任何一家企業(yè)甘居人后。

說回“電網(wǎng)”實驗室。“電網(wǎng)”實驗室目前有兩個項目：一是研發(fā)、測試一款1兆瓦的電力發(fā)動機，包括電機控制器和電池系統(tǒng)。如果成功，這款電力發(fā)動機將是航空業(yè)目前功率最大、效率最高的電力發(fā)動機。另一個是重新設計最近公布的混合動力驗證機——804的發(fā)動機系統(tǒng)。804是一款混合動力的渦輪螺旋槳支線飛機，新電力發(fā)動機和電機控制器將成為驗證機混合動力推進系統(tǒng)的一部分，輔助燃油發(fā)動機提供動力。

和世界上其他涉足電動飛機研發(fā)和測試的航空企業(yè)一樣，“電網(wǎng)”實驗室設計和測試的下一代飛機目標明確：減少碳排放，助力環(huán)保，通過降低運營成本和燃料消耗助力航空業(yè)的發(fā)展。相比現(xiàn)在，下一代飛機的電氣化水平也將更高。未來3年，柯林斯宇航預計投入1.5億美元用于電源系統(tǒng)開發(fā)。在過去的10年間，柯林斯宇航已在推進多電架構(gòu)方面投資了30億美元。當然除了人才和資金，對于新能源飛機的研發(fā)，整個航空生態(tài)系統(tǒng)也需要做好準備。

關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動

汽車行業(yè)對新能源的研發(fā)由來已久，混合動力、純電動、燃料電池等新能源汽車已經(jīng)出現(xiàn)在大眾視野。

和豐田汽車的混合動力技術(shù)相比，渦輪增壓、缸內(nèi)直噴等技術(shù)顯得很傳統(tǒng)。經(jīng)過幾十年的研發(fā)，發(fā)動機、電動機雙引擎的驅(qū)動方式已經(jīng)發(fā)展成一套相當復雜、成熟的合作系統(tǒng)，節(jié)能效果顯著。即便如此，混動汽車依然被看作是一種過渡產(chǎn)品，參照系是電動汽車。

2008年，特斯拉的第一款電動車——Roadster——破繭而出。2014年，豐田的氫能源汽車“MIRAI”（未來）上市。3分鐘充滿氫氣后，MIRAI可以跑上650公里，充一次氫氣的價格相當于260元人民幣，比汽油便宜。氫能源汽車和加氣站普及后，氫氣的價格還會更便宜。氫氣能源車排放的只有水，可以說非常環(huán)保了。豐田第二代氫能源汽車FCVPLUS更加顛覆：它不再是能源消耗品，而是能源供給者。它的核心是一個氫氣合成裝置，豐田稱之為“燃料電池”，電池不僅可以永久使用，還讓汽車變成一個“移動電源”，既可以兩輛汽車之間無線互充，還可以給路上的信號燈、家里的電器充電。想想看，用幾輛FCVPLUS就可以舉辦戶外音樂會了。它有點像我們現(xiàn)在不離左右的智能手機，不僅是通訊工具，還是支付工具、小電視和信息終端。

今年4月，一支來自中國科學技術(shù)大學的科研團隊在氫氣燃料電池的研究上取得了一些進展。他們在《自然-催化》雜志上刊發(fā)了封面文章：《酸性電解液環(huán)境中，在外加電位作用下，水分子吸附到活性位點單原子Ru上，在其催化下，電解水產(chǎn)生氫氣》。翻譯一下，大意就是電解水制備氫氣有了新工藝。以往，電解水制氫采用“甲烷水蒸氣重整”的方法，釋放二氧化碳，不是很環(huán)保，成本大約為每千克33元～38元，而產(chǎn)生相同能量需要的汽油成本在25元～29元。未來，燃料電池要取代內(nèi)燃機，就需要用類似高效廉價的催化劑來制氫?？梢?，電解水產(chǎn)生氫氣驅(qū)動汽車是靠譜的。

電動飛機也有類似之處。首先，電動飛機的電池要輕；其次，飛機電池需要是超大容量的“巨無霸”。要安全、穩(wěn)定地為飛機供電，電動飛機的電池性能還需要突破。新的電池解決方案包括燃料電池、生物燃料發(fā)電、混合燃料發(fā)電、飛機渦輪發(fā)電等關(guān)鍵技術(shù)。

未來趨勢

無論是混動飛機、電動飛機、太陽能飛機，還是無人駕駛飛機、垂直起降飛行器，油耗更低、更安靜、更安全舒適都是下一代航空器的發(fā)展趨勢。

全球航空制造業(yè)對下一代新能源飛機躊躇滿志。更少地依賴化石燃料，用電、混合動力、氫氣、太陽能、生物燃料驅(qū)動飛機雖然還處于早期階段，但前景廣闊，未來可期。

在南美洲的墨西哥和巴西，空客開發(fā)了價格友好、方便預訂的城市交通解決方案——VOOM。通過App，乘客可以從提前90天到出行前1小時預訂航班。完成預訂后，只要在登機時間前15分鐘到達指定的直升機停機坪，就可以辦理登機手續(xù)準備登機了。在這兩座擁堵嚴重的城市上空，天際線上有空中的士便捷穿梭，帶來了全新的城市出行可能性。未來，隨著更多城市使用類似的“空中的士”，還有可能誕生一個新的群體——城市航空旅行者。當然，前提是運營區(qū)域的空域允許航空器自如穿梭，營造匹配的航空生態(tài)和開發(fā)新能源航空器，哪個更容易？

2016年，空客發(fā)布了3款用于解決城市交通擁堵的垂直起降飛機，它們是POP.UP、CityAirbus、Vahana，其中，POP.UP是在日內(nèi)瓦車展上發(fā)布的。在無人駕駛電動汽車的未來里，垂直起降電動飛機的技術(shù)趨勢依然是電氣化、自動駕駛和碳復合材料的大規(guī)模低成本生產(chǎn)。

在不久的將來，混合動力和全電動飛機將為我們打開新的視野，我們得以跨越擁堵，從空中俯視城市中的鋼鐵叢林。在沒有那么繁忙的機場，或許會有更多的電動飛機、無人機從事航空作業(yè)。在未得到充分利用的機場，支線航空也會蓬勃發(fā)展。

在共同探索新能源的路上，汽車業(yè)和航空業(yè)不是競爭對手，在電池性能的挖掘上甚至可以相互啟發(fā)、合作、共贏。

那么，下一代飛機是電動還是混動？我們沒辦法很快得到答案，畢竟大型商業(yè)飛機的進化與迭代非常緩慢，商業(yè)航空運輸有著嚴苛的適航標準。

原標題：下一代飛機：新能源新期待