X-57裝有14臺螺旋槳電動機，目前僅能容納一名駕駛員。不過NASA還計劃研發五款體型更大、能夠搭載更多乘客和貨物的飛機。項目首席工程師表示，如果電池的能量密度繼續像過去十年那樣迅速增加，那么未來五到十年，電池技術將發展到允許這款飛機轉化為商業機型的地步。
2017年4月，百合航空(LiliumJet)垂直起飛和降落的純電動飛機在德國上空完成首次試飛。能容納兩名乘客的“百合飛機”最高時速可達300公里/小時(約186英里/小時)，航程在300公里(約186英里)。LiliumJet能進行垂直起飛和降落，由36個可定向的管道電風扇驅動，安裝在機翼和前艙上的風扇推進飛機。
波音、空客,以及眾多創業公司都在加速研發電動飛機,但五年內我們有可能看到的純電動或混動飛機,離大規模載客、長途飛行的目標還有很長距離
■何佳康
傳統的飛機都靠航空燃油驅動，競爭激烈的美國航空公司，燃油成本要占全部成本的三分之一。而有預計顯示說，未來20到30年內，燃油的成本可能會翻倍，傳統飛機制造商需要尋找新出路。
對民航業來說，讓更多飛機用上生物航油，或許只能算是拉開了行業變革的序幕，從飛機制造商到航空公司———航空業者的終極目標，是讓飛機不再燒油，不管是石油，還是生物航油。
人們能否期待波音或是空中客車公司推出像特斯拉電動汽車那么棒的產品？ 一架滿載的波音787能不能僅靠自 己所載的電池，就把400名乘客和他們的行李從紐約送到洛杉磯？
這一愿景要過多久才能實現，誰也沒法拿出一份靠譜的時間表。
巨頭爭相跑馬圈地
今年4月，波音與全球知名廉價航空公司藍捷 (Jet Blue) 共同宣布，雙方的創投部門合作投資了一家從事電動飛機研發的創業公司 Zunum Aero。
總部位于美國西雅圖的Zunum Aero成立于2006年，2013年，這家公司宣布將研發一款輕型混合動力電動客機。它的機身將采用碳復合材料、輕型電動引擎，最多可乘坐12名乘客，最高巡航速度可達每小時340英里，混合動力模式下的單次飛行范圍為700英里 (未來預計可達1000英里)，最快有望在2022年開始交機。
波音和捷藍投資Zunum Aero，目標很明確，就是搶占未來的支線市場。空運市場上，短程航線的需求一直非常強，但航空公司卻很難從中賺到錢。而Zunum Aero的目標，正是研發出專攻支線航線的小型混合動力電動客機。透過短程機隊的逐漸電力化，逐步改善支線航空的游戲規則———這與波音和捷藍的目標不謀而合。
Zunum Aero公司CEO庫馬透露，一旦這款混合動力飛機投入運營，將令航空公司的營運成本大幅降低，飛機每小時只需要花費260美元營運成本、每個座位一英里的飛行成本約為0.08美元，這個數字是目前一般商業客機的10%。最重要的是噪音、碳排都比傳統飛機減少80%。
庫馬在接受媒體采訪時表示，Zunum Aero的目標并非成為第一家注冊的電動飛機公司，而是希望透過這項最新技術，“活化”那些小機場，讓這些被閑置的基礎設施能接待更多航班和乘客———僅在美國，就有大約5000座機場沒有被“活用”，它們散布在全美各個角落、離它最近的城鎮人口通常不到10萬人，因為地理位置或是規模過小的原因而被航空公司忽視。“混合動力飛機可以大幅縮減旅行時間，原因是在活用小規模機場的原則下，乘客可以在數以千計的區域機場搭機，不必前往大規模航空樞紐。”庫馬表示。Zunum Aero在一份調查報告中透露，目前，居住在華盛頓周邊200公里以內陸區的民眾，如果要搭飛機前往波士頓周邊200公里的目的地，花在旅途上的時間至少需要8個小時。如果使用這種小型混合動力飛機+地區小型機場，旅行時間可縮短到3小時左右。“省掉的時間不只是在空中，它還能舒緩樞紐機場的擁擠狀況，重新分配支線航線交通，讓乘客有機會選擇離家最近的機場。”庫馬表示。
和波音一樣，空客也在抓緊布局電動飛機。今年8月，空客宣布旗下微型電動飛機 CityAirbus 將在明年首飛，時速約120公里/小時，開始時由飛行員控制，然后逐漸轉換成無人駕駛。
其實，早在2014年法國范堡羅航展上，空客就曾經展出過E-Fan雙座小型飛機。這架飛機完全由鋰電池驅動，可以提供1小時的續航時間。不過因為研發進展太慢，E-Fan 計劃在今年4月被取消。在此期間，空客還與西門子合作測試混合動力及純電動飛機。去年5月，西門子研發出一款僅重50公斤、能提供約260千瓦的可持續輸出功率電動機，這臺電動機能支持起飛重量高達2噸的小型飛機，兩家公司為此成立一支約200人的技術團隊。
美國硅谷的技術公司對電動飛機也是躍躍欲試。
在今年4月底的 TED大會上，創業公司 KittyHawk 的技術專家上臺放了一段視頻：一名極限運動愛好者裝扮的人騎在一個大疆和摩托車結合體一樣的“飛車”上飛了起來。這位技術專家表示，幾個月后就會有比較粗糙的樣機供人騎行，年底前，看上去更完善的產品就將上市。需要指出的是，Kitty Hawk的投資來自谷歌創始人之一拉里·佩奇。
幾乎是在同一時間，優步(Uber) 在達拉斯召開了飛行出租車大會。會上，制造出休伊、眼鏡蛇、魚鷹等直升機的貝爾直升機宣布了和優步合作開發電動飛行出租車的計劃。它計劃制造一個用純電力驅動的無人垂直起降飛行器，可以自動去接乘客再飛到目的地。優步表示，無人出租飛機項目將于2020年正式投入商用。
除了技術儲備深厚的傳統巨頭、“不差錢”的硅谷技術公司，看好混合動力以及純電動飛機市場潛力的，還有美國航空航天局 (NASA)。
去年6月，NASA宣布啟動X-57純電動飛機項目，X-57外形接近賽斯納飛機，其巡航速度可達每小時280公里。不過，X-57將采用比正常機翼更為纖細的獨特機翼，上面將嵌入14臺發動機。NASA 表示，啟動電動飛機項目的最終目標，不是制造那種能橫跨美國的純電動大型噴氣式客機，而是希望純電動航空發動機未來能夠被小型通用航空和通勤班機所采用。
根據測算，X-57的運行成本最多可以節省40%，電動機的噪音也比其他飛機小得多，但它的整體設計仍無法克服電力驅動的缺點。在目前的測試模型機上，總重量高達363公斤的電池需要占據后排兩個乘客的座位，駕駛員旁邊的座位也會被儀器占據，因此飛機只能坐下一名駕駛員，不能搭載乘客。此外，因為燃料電池的原因，飛機只能在空中停留一小時左右。對此NASA的觀點是，純電池動力的技術未來還將不斷演進，最終可以被用在短程通勤機或支線航班上。而且NASA 正在研究用燃料電池而不是蓄電池提供電力，不過由于螺旋槳飛機的速度限制，它們不可能用于1000英里以上的長距離航線。“噴氣式班機實現全電動比較困難，”NASA的發言人這樣表示。
這是為什么？
最大挑戰是電池
現代民航飛機能這么高效飛行，全都靠燃燒航空燃油推動風扇或螺旋槳轉動產生動力。
這就給電動飛機帶來了可能———因為靠電力驅動電動機，也可以讓風扇旋轉，讓飛機起飛。理論上來說，波音和空客飛機使用的渦輪風扇發動機，把核心部件從渦輪換成電動機，只要有足夠的電力驅動風扇以相似的速度旋轉，飛機照樣可以飛。
問題是，現在的電池還太弱了。根據 Batterybro 網站的計算，噴氣飛機使用的航空煤油，每千克的能量密度是常見的動力電池18650電池的138倍。18650是一種棒狀的鋰電池單元，特斯拉汽車的電池就是由7000多塊這種部件組成。這一技術標準之下，很明顯，如果讓波音787換上發電機，載著300人從北京飛到紐約完全沒有可能。
波音和空客的打算是，退而求其次，造小一點的飛機，硅谷的創業公司萊特電動的目標也是如此。在今年4月發布的一份報告里，萊特電動設定了一個電池技術目標：400瓦時每千克的能量密度。雖然這個能量密度指標只有航空燃油的幾十分之一，但還是比今天特斯拉18650的250瓦時每千克高出許多。理論上，它已經可以用在短途航班上。
純電動飛機的另一個致命短板是，鋰電池的技術進步非常緩慢。近20年來，工業用鋰電池得到了不小改進，從1991年到2011年，鋰電池的能量密度提升了一倍，達到了大約200-300瓦時每千克的水平。但與此同時，這種改進帶來的“增長曲線”正在變緩，技術進步已經接近“天花板”。按照這個曲線，即使按照萊特電動預期可以滿足最低要求的電池性能，現在的電池能量密度，至少需要再提升50% 到一倍，性能指標才能達標———這可能是20年后的事情了。
如果不想放棄純電動，航空公司還有一個選擇，那就是燃料電池。理論上來說，燃料電池是一個非常理想的動力來源，比如氫燃料電池或是乙醇燃料電池，都可以用常規的燃料罐存儲燃料，續航里程也很長。豐田制造的 Mirai 氫燃料電池車，充滿一罐氫氣只要幾分鐘，續航里程可以達到700公里。但是，燃料電池目前不可能在民航飛機上大規模應用，一個原因是燃料電池所需的貴金屬材料非常稀缺，造價貴到無法接受；另一個原因是，大規模的燃料電池反應堆放在飛機上不夠安全。
鏈接
市場期待電動飛機，這關系到航空公司的成本。
目前，競爭激烈的美國航空公司，燃油成本要占全部成本的30%。航空公司 已經減無可減，只好把成本縮減放在了增加座位數和減少服務上。于是經濟艙越來越擠、東西越來越難吃、能免費帶上去的行李越來越小。
與此同時，航空發動機還在消耗化石燃料，飛行過程中會排放大量的二氧化碳。2012年，歐洲曾將航空業納入歐盟碳排放交易體系，規定從歐洲出發及抵達的航班所屬的公司都必須為全年排放的所有二氧化碳繳納15%的費用。雖然這一收費在相關國家的抵制下宣告暫時中止，但全球減少碳排放的方向沒有變。
航空運輸業在全球范圍內制定的碳減排目標包括，到2020年，每年將燃油效率提高1.5%；在2020年前，制定凈排放量上限并實現碳中和增長；截至2050年，將碳排放量降低至2005年的一半。在這樣的困境下，現在航空公司采用的改進措施，是使用從食品廢物油或是谷物 中提取的生物燃料，來替換航空煤油，以同時實現節能和縮減成本。
但是，生物航油不是徹底的解決方案，因為現在的問題是，全球都對二氧化碳排放控制越來越嚴格。也就是說，總有一天，航空業也會是碳排放管制的行業。
