馬斯克瞄上了電動飛機,想要超音速飛行,但電池問題他解決不了


對於電動飛機這樣一個概念,埃隆·馬斯克有自己的想法,他提出未來他要組織研發的電動飛機應該是一種具備垂直起降,而且能夠以高空高速的狀態飛行,可以實現超過音速的飛行速度,並且能夠遠端飛行的飛機。馬斯克自己也知道這樣的目標不太容易實現,他指出了問題的關鍵,他認為,如果實現這樣的電動力的飛行,必須要使得電池的能量密度達到一個全新的量級。目前的研究團隊認為呢?如果要實現電動飛機的持續飛行呢,實現一個比較經濟的航程的速度的話,電池的能量密度至少要達到每公斤400瓦時的量級,這是什麼概念?就是一公斤的電池可以以400瓦的功率輸出維持一個小時。


目前我們的鋰電池大概在一個什麼水平呢?研究人士也指出,目前馬斯克在他的特斯拉系列汽車上使用的松下的2170型電池呢?大概能量密度在260左右就是260瓦時每千克。也就是一公斤的電池呢?可以260瓦的功率呢?維持一個小時,那具體400這個目標,還有不小的差距。燃料電池要好一些,燃料電池普遍認為可以達到350瓦時這個量級,但無論如何呢。400瓦時這個量級的,目前來講還沒有一款可以量產的產品,能夠達到這個水準。但即便是達到了400瓦時每千克這樣一個水平,我們換算一下,又將如何呢?

我們大膽地想象一下,如果要實現超音速飛行,實際上最大的問題是兩個,第一個是馬斯克指出的電池的能量密度就是能源的供應的速度問題,第二個是推進的方式,事實上我們目前並沒有一款電動飛機能夠實現如此的高速度,特別你再讓他兼具垂直起降能力的時候呢,它的效能勢必要更多的被削弱。我們想象一下美國的魚鷹V-22是具備垂直起降,然後可以在空中轉化成平飛,它也是一款旋翼飛機,理論上他也可以用電動機來驅動旋翼,但是它的最大平飛速度只有507公里每小時,這個速度顯然不是馬斯克所期許的。那麼有沒有飛得更快的螺旋槳飛機呢?是有的,就是俄羅斯的圖-95熊式戰略轟炸機,他們最大速度可以達到920公里每小時,這個距離聲音的速度其實差的已經不是很遠了。


即便如此,我們看一看,圖-95的動力系統,它是裝備的四臺11000千瓦的巨大的渦輪發動機來驅動這個四副對轉旋翼。如果這樣算起來。四副11000千瓦的發動機加在一起就是44000千瓦,如果以最好的鋰電池,比如說是每千克400瓦時這樣的水平來計算的,要提供這麼大的功率,需要多大的電池呢?一個小時的飛行需要110噸重的電池,你可以想象嗎?圖-95的最大起飛重量目前只有188噸左右,那麼要攜帶一個110噸的電池才可以以900公里的速度飛行一個小時是不是很可怕的事情?所以,從目前來看的電池的能量密度要維持一個高速的飛行,目前技術上還需要很大的突破,那個另外一個突破就是我們講的推進的方式問題。

你用電池驅動螺旋槳,那麼最好的情況也就是圖-95這個樣子可能達到900公里左右,想突破音速呢?還是很困難,因為螺旋槳的旋轉方式,他有一個固有的速度屏障問題,如果採用電涵道風扇,效果可能會好一些,比如說現在空中客車正在積極研發的電涵道風扇來代替傳統的商用飛機的發動機,這個速度可能會更快一點,但是能否實現超音速,目前還有一個很大的問號在裡面。但無論如何,電動飛機是一個朝陽產業,因為它可以極大地緩解這個化石燃料所帶來的環境汙染問題,以及化石燃料一系列的產業的供應問題,如果能夠使用更加清潔高效的電能的話。無疑對於飛行是一個利好的訊息,但是電動飛機如果間距垂直起降,高空高速這個負擔顯然是很重。

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馬斯克自己也說,這樣效能的電動飛機並不是最優先的專案,目前最優先的專案還是電動汽車,太陽能電池技術以及能量的儲存技術,這些技術要比電動飛機更為優先,而這些技術的出現和突破,也可以客觀上促進電動飛機效能的改進和提升,這是馬斯克比較務實的想法。

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