1小時(shí)耗油2.5噸！飛機(jī)能不能改為電力驅(qū)動(dòng)？多年疑惑解開了

1988年，一架外形怪異的圖-154客機(jī)從蘇聯(lián)某機(jī)場(chǎng)騰空而起。它的機(jī)身背部隆起一個(gè)突兀的圓柱形氣罐——這架被重新編號(hào)為圖-155的試驗(yàn)機(jī)，正在做一件前所未有的事：用液化天然氣替代航空煤油驅(qū)動(dòng)飛機(jī)飛行。

前后約90次試飛積累的數(shù)據(jù)頗為振奮：液化天然氣熱值比航空煤油高出15%，燃料消耗反而降低了15%，工程師們一度看到了航空能源革命的曙光。然而僅僅三年后，蘇聯(lián)解體，這項(xiàng)研究戛然而止，連同那些珍貴的試飛數(shù)據(jù)一起湮沒在歷史的轉(zhuǎn)折中。

三十多年后的2026年，當(dāng)我們回望這段往事，不得不感慨：人類對(duì)飛機(jī)動(dòng)力變革的執(zhí)念從未因?yàn)槟骋淮未鞌《袛啵皇沁@條路走得遠(yuǎn)比想象中艱難。

一架波音737在巡航狀態(tài)下每小時(shí)大約吞噬2.5噸航空煤油，發(fā)動(dòng)機(jī)每燒掉1千克燃油就會(huì)釋放約3.15千克二氧化碳，而這些排放發(fā)生在萬米高空——其溫室效應(yīng)遠(yuǎn)比地面排放更為劇烈，釋放出的二氧化碳可在高層大氣中滯留50到100年。

國際能源署的數(shù)據(jù)顯示，航空業(yè)碳排放約占全球總量的2.5%，但考慮到排放高度和持久性，實(shí)際氣候影響被嚴(yán)重低估。電動(dòng)汽車已經(jīng)滿街跑，電動(dòng)輪船漸成氣候，飛機(jī)為什么不能換上電池？這個(gè)盤桓在無數(shù)人心頭多年的疑惑，答案要從一個(gè)冰冷的物理數(shù)字說起。

地面交通電動(dòng)化之所以能夠快速普及，根本原因在于汽車不需要持續(xù)對(duì)抗重力。輪胎在路面上滾動(dòng)的能耗，與飛機(jī)在空中維持升力飛行的能耗完全不在一個(gè)量級(jí)。

航空煤油的能量密度約為每千克12000瓦時(shí)，而當(dāng)前商用鋰離子電池的能量密度大多徘徊在每千克250至300瓦時(shí)之間，兩者差距約四十倍。

這道鴻溝意味著什么？如果用當(dāng)前最好的商用電池驅(qū)動(dòng)一架波音737飛行一小時(shí)，所需電池的體積近乎整個(gè)機(jī)艙大小，重量則遠(yuǎn)超飛機(jī)最大起飛重量。

更致命的是一個(gè)常被忽視的＂死重＂問題：燃油燒掉一升就少一升，飛機(jī)會(huì)越飛越輕；但電池?zé)o論放電多少，自身重量一克也不會(huì)減少。在長(zhǎng)航程飛行中，這種死重形成惡性循環(huán)——電池越重，維持飛行所需能量越大，就需要搭載更多電池，飛機(jī)變得更重，如此往復(fù)。

坦率地說，這道能量密度的鴻溝不是某個(gè)巧妙的工程方案能夠繞過的，它是熱力學(xué)基本定律劃定的硬邊界。任何聲稱電池即將顛覆航空的樂觀表態(tài)，都必須首先正面回答這個(gè)問題。

不過科技從來不缺少對(duì)＂不可能＂的回應(yīng)。2023年，全球動(dòng)力電池龍頭企業(yè)寧德時(shí)代發(fā)布了凝聚態(tài)電池，單體能量密度達(dá)到每千克500瓦時(shí)，并明確提出將推進(jìn)航空級(jí)應(yīng)用落地。如果這一方向?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，差距將從四十倍縮小至二十多倍。雖然依然懸殊，但已足以讓中短途小型電動(dòng)航班進(jìn)入實(shí)用射程。

回溯歷史，人類最早的電力飛行嘗試可追溯到1957年。一架名為＂無線電皇后＂號(hào)的小型飛機(jī)在英國試飛成功，依靠永磁電動(dòng)機(jī)和銀鋅電池提供動(dòng)力，成為世界上第一架電動(dòng)飛機(jī)。以今天的標(biāo)準(zhǔn)衡量，那不過是一次粗糙的概念驗(yàn)證，卻點(diǎn)燃了電力飛行的第一簇火種。

此后幾十年，這把火時(shí)明時(shí)暗，但始終未曾熄滅。2016年，瑞士＂陽光動(dòng)力2號(hào)＂太陽能飛機(jī)以一種近乎行為藝術(shù)的方式完成了歷時(shí)16個(gè)月的環(huán)球飛行，機(jī)上只有一名飛行員，速度甚至不如一輛汽車，卻向全世界宣告電力可以驅(qū)動(dòng)飛機(jī)跨越大洋。

2021年，英國羅爾斯·羅伊斯的＂創(chuàng)新精神＂號(hào)全電動(dòng)飛機(jī)以每小時(shí)555.9公里的速度刷新了電動(dòng)飛機(jī)世界紀(jì)錄，展示出電推進(jìn)在速度維度上的可能性。

2022年9月，以色列Eviation公司的全電動(dòng)通勤飛機(jī)Alice完成首飛，設(shè)計(jì)搭載9名乘客，瞄準(zhǔn)短途支線市場(chǎng)。這些節(jié)點(diǎn)串聯(lián)起來，勾勒出一條清晰的技術(shù)演進(jìn)曲線：電動(dòng)飛行正在從＂能不能飛＂走向＂能飛多遠(yuǎn)＂。

但如果把目光僅僅鎖定在純電路線上，大型客機(jī)電動(dòng)化的前景確實(shí)不夠樂觀。航空業(yè)的務(wù)實(shí)之處在于從不把雞蛋放在一個(gè)籃子里。

混合電推進(jìn)是目前最接近商業(yè)化的折中路徑，用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為電池充電，電池與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇或螺旋槳，在減排和航程之間取得平衡。

波音787、空客A380等機(jī)型在機(jī)載輔助系統(tǒng)層面已大量采用電力驅(qū)動(dòng)，被業(yè)界歸為＂多電飛機(jī)＂，某種程度上可視為混合電推進(jìn)的前奏。

氫能則是另一條被寄予厚望的賽道。空客在2020年公布了＂ZEROe＂零排放概念機(jī)，規(guī)劃到2035年前推出以液氫為燃料的商用飛機(jī)。氫的質(zhì)量能量密度接近航空煤油的三倍，燃燒產(chǎn)物只有水，如果儲(chǔ)氫和安全問題最終解決，它幾乎是大型飛機(jī)去碳化的理想答案。

可持續(xù)航空燃料（SAF）也正加速走上舞臺(tái)，歐盟已于2025年起強(qiáng)制要求航空燃油中摻混一定比例的SAF，中國同樣在積極推進(jìn)生物航煤的產(chǎn)業(yè)化布局。

在全球還在為遠(yuǎn)程大型客機(jī)的動(dòng)力變革爭(zhēng)論不休時(shí)，中國已經(jīng)選擇了一條務(wù)實(shí)而巧妙的破局路徑。2024年，＂低空經(jīng)濟(jì)＂首次寫入政府工作報(bào)告，被定位為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

到2025年底，深圳、廣州、合肥、蘇州、成都等數(shù)十個(gè)城市相繼出臺(tái)低空經(jīng)濟(jì)專項(xiàng)規(guī)劃，從空域管理改革到基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)全面鋪開。

進(jìn)入2026年春天，多條城市空中交通示范航線已進(jìn)入常態(tài)化試運(yùn)營(yíng)階段，珠三角和長(zhǎng)三角地區(qū)的低空物流配送場(chǎng)景也在加速落地。

在我看來，這一戰(zhàn)略選擇的精妙之處在于：與其在當(dāng)前電池條件下硬啃大型客機(jī)電動(dòng)化這塊硬骨頭，不如先在中短途、低空、小型化場(chǎng)景中積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和商業(yè)模式，待電池能量密度進(jìn)一步突破后再向上攻堅(jiān)。

這不是回避問題，而是尊重技術(shù)規(guī)律的聰明打法。億航智能的EH216-S無人駕駛載人飛行器早在2023年10月便獲得中國民航局頒發(fā)的型號(hào)合格證，成為全球首款拿到國家級(jí)適航認(rèn)證的無人駕駛載人eVTOL航空器，此后在多個(gè)城市啟動(dòng)了觀光與短途接駁的商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

2024年初，峰飛航空科技的＂盛世龍＂完成了深圳至珠海的跨海飛行演示，將兩三個(gè)小時(shí)的地面車程壓縮到約20分鐘。國產(chǎn)銳翔RX1E系列固定翼電動(dòng)飛機(jī)更是早已取得適航認(rèn)證并批量交付，在飛行培訓(xùn)和觀光旅游領(lǐng)域穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)多年。

中國在電動(dòng)航空領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并非源于某一項(xiàng)單點(diǎn)技術(shù)的遙遙領(lǐng)先，而是來自一套完整產(chǎn)業(yè)閉環(huán)的高效協(xié)同——從上游的電芯制造，到中游的航空器設(shè)計(jì)與適航認(rèn)證，再到下游應(yīng)用場(chǎng)景的快速拓展和空域管理政策的配套跟進(jìn)。全球很難找到第二個(gè)國家能夠在這幾個(gè)維度上同步發(fā)力、互相拉動(dòng)。

多數(shù)航空專家預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)30年代中期，搭載數(shù)十名乘客的中短途電動(dòng)商業(yè)航班有望率先投入運(yùn)營(yíng)；至于洲際長(zhǎng)途航線，混合電推進(jìn)與氫能方案將扮演更關(guān)鍵的角色。飛機(jī)動(dòng)力的深刻變革，已經(jīng)從紙上藍(lán)圖走上了真實(shí)的跑道。

從馬路上的電動(dòng)汽車，到城市低空穿梭的飛行器，再到未來萬米高空的清潔客機(jī)，這條＂以電代油＂的路，人類正走得越來越踏實(shí)。而在這場(chǎng)意義深遠(yuǎn)的航空產(chǎn)業(yè)革命中，中國不僅沒有缺席，更正以自己的節(jié)奏引領(lǐng)方向。