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电动“空中的士”离我们还有多远?

【欧洲时报网】从不同城市间通行,怎样最快?答案可能不是高铁,而是电动飞机。未来,乘坐电动起降飞行器,穿越数百公里或许只需要十几分钟。10月10日,中国工业和信息化部等4个政府机构印发《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》(简称《纲要》,下同)再次为这幅未来出行画像,绘出了现实一笔。

新能源飞机“上天”路线图 都在这份《纲要》里

绿色航空制造业迎来利好。《纲要》提出到2025年和2035年发展目标,多技术路线并举,探索绿色航空新领域新赛道。

四川每经网报道,《纲要》指出,发展绿色航空制造业是应对气候变化、实现航空产业可持续发展的必然要求,是新一轮航空科技革命和产业变革的重要方向,是提升航空制造业未来竞争力的重大战略举措。

《纲要》明确了行业的发展目标:到2025年,中国国产民用飞机节能、减排、降噪性能进一步提高,航空绿色制造水平全面提升,绿色航空产业发展取得阶段性成果,安全有效的保障体系基本建成。

与此同时,使用可持续航空燃料的国产民用飞机实现示范应用,电动通航飞机投入商业应用,电动垂直起降航空器(eVTOL)实现试点运行,氢能源飞机关键技术完成可行性验证等。

《纲要》除了明确到2025年的发展目标,还提出了到2035年的发展目标:建成具有完整性、先进性、安全性的绿色航空制造体系,新能源航空器成为发展主流,国产民用大飞机安全性、环保性、经济性、舒适性达到世界一流水平,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备实现商业化、规模化应用。

谈及2035年“新能源航空器成为发展主流”的发展愿景对普通居民带来的影响,赛迪顾问智能装备产业研究中心副总经理杨岭表示,届时普通居民有望获得更多体验飞行的机会,部分地区将有更多样的出行选择。同时,相信航空爱好者还将看到更多科技感十足的新型航空器。

与此同时,在开辟电动航空新领域方面,《纲要》提出,面向城市空运、应急救援、物流运输等应用场景,加快5eVTOL、轻小型固定翼电动飞机、新能源无人机等创新产品应用,打造新经济增长极。这无疑将为各类新型航空器研制和运营企业带来更多成长空间。

《纲要》还提出,鼓励珠三角、长三角、环渤海、成渝等优势地区,设立低空经济示范区,开展轻小型电动飞机规模化示范运营,eVTOL商业示范运营,推动电动航空应用场景、产品规范、运营体系、客户服务方案等领域的论证试点。

至于为何优先鼓励珠三角、长三角、环渤海、成渝等地区设立低空经济示范区?杨岭表示,“鼓励珠三角、长三角、环渤海、成渝地区是基于现有产业基础和发展潜力作出的引导。同时,新能源航空器应用范围中短期内在低空领域比较符合实际情况,该情况主要受新能源相关技术成熟度影响。”

9月20日,2023世界制造业大会上展出的倾转旋翼电动飞机E20eVTOL模型。(图片来源:新华社)

多家企业已入局 获超千万元融资

综合上海财联社、《新民晚报》报道,随着近年来中国在绿色产业方向取得了重大成就,中国电动航空产业已经出现了不少可圈可点的成果,一些产品已经走出实验室并投入应用示范。

在中国国产自研电动飞机科技企业时的科技公司,首架5座载人E20eVTOL已经总装下线,预计今年下半年迎来首飞。

“相比传统直升机,载人eVTOL纯电驱动无污染、噪声低、性价比高、更加环保,是一种更符合未来城市空中交通系统的产品。”时的科技创始人兼CEO黄雍威表示。

在时的科技展厅,机型代号为“E20”的倾转旋翼载人eVTOL最大航程达200公里,巡航速度达260公里每小时,最快可达320公里每小时。电池包隐藏在撑杆和机翼内,最快十几分钟就能充满,机舱内部则可容纳1名飞行员和4名乘客。

黄雍威表示,“量产后,我们产品的服务定价可以做到和出租车相似,让普通大众都能消费得起,同时可节约80%的出行时间。”

目前时的科技已经获得运营商超百家订单。黄雍威表示,eVTOL的未来应用将分三步走。第一步是替代直升机,进入低空旅游市场;第二步应用到30公里至150公里短途运输,比如从高铁站到旅游景点;第三步是为所有人提供服务,带来从市中心到各个区域出行的服务。

事实上,中国电动飞机的发展起步较晚。2017年,中国民航局出台了《通用航空发展“十三五”规划》,提出推动新能源飞机发展,这奠定中国电动飞机发展的政策基础。此后,“十四五”规划提出了航空业绿色发展框架性意见。

据工信部装备工业发展中心重大装备处2022年9月发布的行业深度观察,近两年中国近十家电动飞机企业获得超千万元(人民币,下同)融资。中国目前公开的电动飞机近30款,固定翼类约占30%,其余多为eVTOL/飞行汽车,整机研制企业20余家。

今年9月14日发布的《民用直升机中国市场预测年报(2023-2032)》显示,目前全球eVTOL市场订单总计超过1.3万架,电动飞机的重点企业包括中国商飞、中航通用飞机有限责任公司、亿航智能、小鹏汇天等。

中国民用航空华东地区管理局原党委书记唐伟斌表示,美、日、欧盟等国家和地区纷纷将电动飞机作为航空运输业的新兴力量。而中国伴随着电动化的升级变革,航空产业也迎来了新的机遇,“eVTOL预期将在未来空中出行场景中扮演重要角色,eVTOL对中国航空产业来说也是难得的一次弯道超车机会。”

电动航空时代 电池跟得上吗?

综合上海界面新闻、财联社报道,与电动汽车类似,电池能量密度然是电动航空领域的核心因素,将直接影响飞机的续航时间。作为一个崭新的应用场景,航空动力锂电池的技术发展到了哪一阶段?未来将为动力锂电市场带来多大增量?

高工锂电数据显示,2022年中国锂离子电池出货655GWh。其中,动力电池市场出货量480GWh,占出货量的73.28%;储能电池出货量130GWh,占出货量的19.85%;含消费电池的其他类锂离子电池出货量45GWh,占出货量的6.87%。

不同于新能源汽车动力电池已经十分成熟的两大主要技术路线——三元与磷酸铁锂,航空动力电池的主流技术目前尚未确定,但业内人士普遍认为,三元的可能性更大。

2021年1月,中国民用航空东北地区管理局适航审定处签发了RX1E-A双座电动飞机50Ah电池系统型号合格数据单,标志着中国50Ah航空动力锂电池系统在中国民航的适航审定认证工作取得阶段性成果。该型号是辽宁通用航空研究院与荣盛盟固利动力科技有限公司在40Ah动力电池基础上共同开发,电芯能量密度由240Wh/kg提升至300Wh/kg,是当时国际上航空动力锂电池能量密度最高的电芯。荣盛盟固利动力科技有限公司官网显示,上述50Ah电池系统的电化学体系为三元材料。

2023年5月,正力新能召开技术发布会,推出了能量密度320Wh/kg的航空电池,均采用NCM30Ah、NCM8Ah、NCM68Ah、NCM24A等三元材料。

上市公司方面,据高工锂电,早在2019年就有外媒报道称,比亚迪将与空客电池公司(Airbus Battery CoC)密切合作,双方致力于为航空航天各类飞行器研发新型电池,但截至目前尚未更新最新进展。

孚能科技在2021年表示,与国际知名电动飞行器制造商合作,用于eVTOL的电池产品已量产,搭载285Wh/kg电芯,飞行时间43分钟,飞行速度320km/h,飞行距离250km,已完成了载人电动飞行器的飞行测试。

此外,宁德时代2023年4月宣布,公司的凝聚态电池单体能量密度高达500Wh/kg,正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发。

商络电子、海特高新等企业在投资者互动平台表示,有参与到eVTOL领域。

值得一提的是,2021年11月,日本电池企业杰士汤浅(GSYUASA)与关西大学合作开发出了一款轻型高能量密度锂硫电池。该研究是日本新能源和产业技术综合开发机构(NEDO)电动飞机项目的一部分,旨在开发可安装在电动飞机上的轻重量、高容量的蓄电池。

电动飞机商飞仍面临技术挑战

综合《中国国防报》、上海财联社报道,不过,想要让“新能源飞机”顺利实现商飞,有很多技术尚未攻克。

独立国际策略研究员陈佳表示:“全球飞机行业尚未解决电动发动机或者新能源发动机的技术难题,无论是波音、洛克希德·马丁(美国航空航天制造商)还是中国商飞,几乎所有商用航空所使用的还是燃油发动机,而且使用的还必须是高标准的航空燃油,连发动机的问题都还未解决,谈何电动飞机?”

陈佳认为,新能源飞机不能简单地对标新能源汽车,以大飞机为例,其不仅仅要求新能源动力模组有更高稳定性、更长续航能力,更对安全性和耐久度有着最高的行业标准。

安全性更是电动航空的一大难题。很多人都熟知,坐飞机时严禁托运锂电池,这和锂电池本身的安全性能有所关联,当行李发生颠簸或碰撞时,可能导致锂电池短路、发热甚至起火。电动飞机在复杂的高空环境中还将直面温度、恶劣天气等影响,若出现电池故障,后果则不堪设想。

因此针对电动飞机,既要满足电池更轻的重量,又要满足更高的能量密度,以及对电池安全性能的更高要求,这些“既要又要”的严格标准给电动航空的进程不断增加难度。

如今,大中型飞机的用电量需求仍在不断提升,其中不仅包含飞机控制系统、加热/防冰系统,以及更多兼顾舒适性和实用性机上设备,都从各个方面提升了飞机的用电需求。

据国际能源署(IEA)数据,每年航空业产生的碳排放约占全球碳排放总量的3%,约为10亿吨二氧化碳当量。国际航空运输协会已提出航空业在2050年实现净零排放的目标,让航空业碳减排在全球范围内引起广泛关注。

在航空碳减排领域,除纯电动飞机之外,业内讨论较多的还有混合动力电池、氢燃料电池、可持续航空燃料等,不同技术路线在产能、技术、原料供给和成本等方面也都存在各自特点以及待解的难题。

虽然航空业的碳减排方案已经全面开花,但若想迎接一个全面电动化、清洁化的航空时代,还有很长的一段路要走。

(编辑:李非)

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