◎ 科技日报记者 张佳欣
瑞典哈特航空的X1技术验证机日前从美国纽约州普拉茨堡国际机场起飞，最高爬升至335米，完成滑行、起飞、爬升、空中机动和降落等完整飞行流程，历时27分钟。这是迄今实际完成飞行的全球最大纯电池驱动飞机。
此次飞行中，X1全程仅靠电池，其电推进系统输出功率超过1兆瓦，而整次试飞消耗的电力成本约5美元，约合人民币33.8元。这一数字听上去极具吸引力，哈特航空也将较低的能源成本视为推动电动航空商业化的重要优势之一。不过，从“飞起来”到“飞得远”，电动航空仍面临技术挑战。
11吨级全电动飞机接近商业规模
过去几十年，电动飞机的发展一直受到一个基本制约：电机足够高效，但电池还不够“轻”。说到底，电动飞机的天花板，在于电池。
与汽车相比，飞机对重量极其敏感。汽车可把沉重的电池装在车底，通过车轮在地面上运动，而飞机则必须把电池整个带上天空。传统燃油飞机在飞行过程中不断消耗燃油，飞机重量随之下降。相比之下，纯电池驱动飞机即使电量不断减少，电池本身的质量却基本保持不变。因此，为了获得更长航程而增加电池，飞机也会更重。
去年，美国佐治亚理工学院研究人员在《应用能源》发表研究指出，电池能量密度、功率需求和安全性，是电动航空发展面临的主要挑战。其中，能量密度直接关系到飞机能携带多少电量，也决定了电动飞机能飞多远。因此，之前的电动飞机大多集中在轻型、小型航空器领域。X1此次首飞，则把纯电池驱动飞机的体量向前推进了一大步。
翼展32米、起飞重量超过11吨的X1，尺寸已接近传统支线涡桨飞机。《印度快报》网站报道称，X1的飞行证明了纯电池驱动已能在接近商用客机的规模上工作。
但X1还不是一架准备投入商业载客的飞机，只是一架全尺寸技术验证机。哈特航空介绍，X1按照ES-30量产机型的构型打造，主要用于验证关键技术、气动性能和飞行性能，为后续商业飞机开发积累数据。
中国电动固定翼探索实际应用
与X1相比，中国电动固定翼飞机的研发较早从轻型飞机切入，并探索电动飞机适航审定和实际运行。
2024年12月，辽宁通用航空研究院杨凤田院士团队研制的RX4E四座电动飞机取得中国民航局颁发的型号合格证，标志着国内唯一可商用的电动固定翼飞机RX1E-A正式迈入批量化生产。该机按照CCAR-23部《正常类飞机适航规定》研制，最大起飞重量1260公斤，动力锂电池总容量70千瓦时，电推进系统最大功率140千瓦，最大续航时间可达1.5小时。
辽宁通用航空研究院介绍，RX4E主要面向飞行员培训、观光旅行、体验飞行等应用。相比之下，哈特航空将X1定位为ES-30的全尺寸技术验证机，重点验证关键技术、气动性能和飞行性能，后续商业化机型则是一架30座混合动力支线飞机。
在更小型的电动固定翼飞机领域，中国也已出现商业化产品。据合肥零重力飞机工业今年4月发布的信息，其锐翔RX1E-A已取得相关适航证件，可开展飞行员执照培训、体验带飞和低空巡查等业务。公司目前围绕新能源载人航空器开展整机研发，产品覆盖电动固定翼飞机和电动垂直起降航空器。
电动化带来效率与减排优势
电动飞机为什么受到关注？一个重要原因是，电机把电能转化为动力的效率较高，而且没有燃油发动机那样复杂的机械结构。这意味着，在合适的应用场景下，电动飞机有望降低能源消耗和运行成本。
环保也是电动飞机的一大吸引力。飞机飞行时不再燃烧航空燃油，自然也就没有燃油燃烧产生的直接二氧化碳排放。2024年，瑞典查尔姆斯理工大学研究人员对纯电飞机进行了全生命周期评估，发现如果使用低碳电力，纯电飞机的温室气体排放可低于同类燃油飞机。不过，电池并不是“零负担”的。电池生产本身需要消耗资源，充电所用的电来自哪里，也会影响最终的减排效果。
因此，电动固定翼飞机的优势更多体现在特定场景。对于航程较短、对载荷要求相对较低的航线，电动飞机有望发挥能效和减排优势。而随着飞机规模和航程增加，电池重量、航程以及充电等问题则会更加突出。这也解释了为什么目前不少电动飞机并没有完全采用纯电路线，而是转向混合动力。
哈特航空的X1完全依靠电池飞行，而真正准备投入商业运营的ES-30采用混合动力。据哈特航空官网介绍，ES-30计划搭载30名乘客，纯电航程约200公里，混合动力航程约800公里，目标是于2031年取得型号认证。对于目前的电池技术而言，让电力承担短途飞行，再由传统动力补足更远航程，或许是电动固定翼飞机走向商业运营的一条现实路径。
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文中图片来自瑞典哈特航空官网
来源：科技日报
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