航空的未来将比以往更环保,更快

尽管有朝一日,飞行汽车可能会像喷气式飞机一样兑现机器人空中出租车在城市周围嗡嗡作响的承诺,但商用航空的未来同样令人着迷。大小公司都在努力用电动飞机清理天空,带回超音速旅行,甚至在太空边缘调情以运送乘客到世界各地。

电动飞机准备起飞了吗?

第一架由电池驱动的飞机Militky MB-E1使用标准的博世10千瓦电动机升空已有近50年的历史。从德国的e-Genius到波音的混合动力E-Fan X,大量的一次性特技和实验飞机展示了随后几十年电动飞机的潜力。

但是2019年可能被证明是航空历史学家将其标记为迈向商用电动飞机的第一步的一年。本月初,由总部位于西雅图的澳大利亚初创公司开发的电动机magniX为温哥华郊外港口附近的加拿大哈维兰德改装公司DHC-2海狸提供了动力。

在此之前的六个月,总部位于洛杉矶的初创公司Ampaire在经过重新配置的Cessna 337 Skymaster加利福尼亚州夏季的天空中测试了其电力推进系统和轻型电池系统。电池供电的电动机取代了飞机最初的两个发动机之一,从而创造了公司所谓的并联混合动力车,其中,内燃机和电动机在飞机飞行时协调工作。

Ampaire联合创始人兼首席技术官Cory Combs对Singularity Hub表示:“我们创建的是现有飞机的电气化套件。”

安培(Ampaire)并未(至少目前尚未)制造自己的飞机,而是在开发将现有飞机改造为电油混合动力车所需的技术和系统集成。他解释说:“我们想起来就像是飞行的雪佛兰伏特汽车:如果前轮全是电动的,而后轮是汽油的,那么你可以关闭其中任何一个。”

自丰田推出混合动力普锐斯(Prius)以来已有20多年,距特斯拉(Tesla)用敞篷跑车为全电动汽车降温已有10多年。根据Combs的说法,电动飞机的出现归因于三件事:重量,重量和重量。

他说:“一切都与重量有关。” “电动汽车可能比普通汽车重,这很好,因为地面会阻止您。您并没有真正损失很多效率。”这要归功于再生制动,它可以帮助车辆恢复损失的能量。飞机没有这种机制,因此必须依靠为电动汽车行业开发的电池技术尽可能减轻重量。

“当电池电量足够轻时,我们将采用全电动,随着时间的推移,尺寸,速度和范围不断增加的飞机将变为全电动,” Combs预测。

减少温室气体排放是Ampaire和magniX等公司以及Zunum Aero(目前处于金融海峡),Wright Electric,Faradair和Eviation等其他竞争对手推出电动飞机的主要推动力之一。

尽管目前航空旅行仅占全球二氧化碳排放量的约2.4%,但联合国国际民航组织预测,由于需要将全球温度升高控制在1.5度以内,到2050年,航空业可能占全球碳预算的25%高于工业化前水平的Celsius温度。此外,科布斯指出,当今几乎所有小型飞机仍在销毁含铅燃料,很少有飞机搭载排放控制系统,例如汽车上的催化转换器。

康布斯说:“通过采用电动和混合动力技术,我们正在减少燃料消耗,并且我们已经开始把这种领先优势排除在外。”他估计,Ampaire的飞机将减少50%到70%的排放量。

速度需求

电动飞机将被限制在短途飞行中进行区域航空旅行,目前正在测试的大多数商用机型的续航距离约为100英里。具有大量乘客能力的商用电动飞机可能要过几十年才能够穿越大洲或海洋。

然而,像退役的协和飞机这样的超音速飞机曾经在大约3.5小时内从纽约飞跃到巴黎。超音速喷气机的飞行速度比音速(称为1马赫)要快,音速约为每小时760英里(尽管它会根据气温和其他因素而变化)。

有数十种军用和实验飞机-更不用说武器了,其中一些可以以5马赫及更高的超音速速度飞行-能够以比声音速度更快的速度飞行。

但是,商业超音速旅行以协和飞机的最后一次飞行于2003年10月24日结束。虽然经济和安全因素在退役这架创新型飞机中当然起了一定作用,但由于行驶速度比声音的速度也导致了它的灭亡。

然而,随着工程师解决音爆问题并提高燃油效率,我们可能会在几年而不是几十年内看到超音速商业旅行的回归。

大型航空航天公司洛克希德·马丁公司和波音公司都在研发新型超音速喷气机。前者与美国宇航局(NASA)签订了近2.5亿美元的合约,以证明一种新设计将把热潮变成重击。航天局刚刚宣布,X-59静音超音速技术(QueSST)的最终组装正在进行中。

图片来源:洛克希德·马丁公司。

许多初创公司也跳入超音速座舱,包括Aerion Corporation,Boom,Spike Aerospace和Hermeus。只有基于丹佛的Boom似乎正在使用被称为Overture的超音速飞机工作,该飞机并非针对私人飞机市场。

这家初创公司已经筹集了大约1.5亿美元的资金,并表示Overture最初将以55马赫的速度载运55名乘客。在技​​术进步中,耐热复合材料具有更好的空气动力学性能,更长的机身寿命,最少的维护和更高的燃油效率。

Boom还使用高级计算机仿真来测试数千个设计迭代,而不是进行昂贵且耗时的物理模型和风洞测试。

“新技术的结果是更高水平的空气动力学优化和效率。该公司的序言将比1960年代的工程师所想象的更快,更安静,制造更便宜,更省油。”

根据Boom的说法,序曲可能会在2020年代中期投入使用。

天空不是极限

同时,诸如Blue Origin,Virgin Galactic和SpaceX之类的公司可能有一天将乘客从纽约到巴黎的旅程带到太空边缘,不到一个小时。

太空旅游一直是新太空产业这些巨头的雷达,但是从长远来看,城市之间的火箭旅行可能会更加有利可图。

SpaceX首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)几年前首次提出了这个想法,称该公司的可重复使用火箭将把主要城市附近的浮动着陆点运送到乘客身上。今年早些时候,瑞士投资银行瑞银(UBS)预测,远距离亚轨道旅行可能会变成一项200亿美元的业务。

瑞银(UBS)没有提供何时启动亚轨道火箭旅行的确切时间表,但是可以肯定地说,这可能不会在未来十年发生。在监管机构允许公司将数百人绑在爆炸性很强的火箭上之前,该技术将需要经过漫长而严格的安全流程。

支持城市间火箭旅行的基础设施也将花费数年时间来建设,尽管伴随着快速增长的火箭发射业而发展的太空港的繁荣代表了朝着这一目标迈出的第一步。

航空的未来不仅取决于一项技术或突破。这个过程建立在过去的成功和失败的基础之上,无论是制造更轻的电池为电动飞机供电还是工程上的进步,都比使飞机的飞行速度快于音速效率更高。

航空的未来将变得更加绿色,更快,更高,并在您附近成为一个银河系。

图片来源:景气

资讯来源:由0x资讯编译自Singularityhub,原文:https://singularityhub.com/2019/12/26/the-future-of-aviation-will-be-greener-and-faster-than-ever-before/ 。版权归作者所有,未经许可,不得转载
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