新航空技术如何改善航空旅行-彭博社

让一架80吨的空中客车A320巨型喷气机腾空需要大量能量。摄影师：马修·劳埃德/彭博社在瑞典，他们称之为flygskam，或者飞行羞耻 —— 一种内疚感，认为你在周末飞往西班牙时正在帮助毁灭地球。随着联合国的国际民航组织预测，到2050年，航空业的排放量可能会从2015年的水平增加两倍，一些国家正在采取行动，禁止短途飞行，而铁路是可行的替代方案。现在，航空业必须在脱碳之前或面临进一步限制其增长。这意味着开发能够运行在电力或清洁燃料上的飞机。

1. 挑战是什么？

结束航空业的碳排放充满了技术和经济障碍，尤其是不可动摇的物理定律。让一架80吨的空中客车A320巨型喷气机腾空需要大量能量：一架典型的飞机携带约20,000升（5,283加仑）煤油，几乎是一辆普通汽车一年使用的燃料的10倍。长途旅行甚至更具污染性：一架从法兰克福飞往纽约的波音747巨型喷气机排放的二氧化碳量大约相当于为440个德国家庭供暖一年的量（每位乘客大约为2,000千克，或4,400磅）。虽然初创公司正在研究用电池将小型飞机升空，但迄今为止，长途喷气机还没有可行的替代燃烧推进器。

2. 行业如何尝试减少碳排放？

空中客车公司，全球最大的飞机制造商，正在押注于氢动力飞机可能是零排放飞行的解决方案。该公司表示，到下一个十年中期将推出用于商业用途的机型。该公司正在将其首架A380超级巨无霸改装为一架演示飞机，计划从2026年开始在其机身上安装氢燃烧发动机进行飞行测试。美国竞争对手波音公司正在其ScanEagle3无人驾驶军用无人机上测试氢燃料电池。然而，该公司表示，由氢动力驱动的飞机只有在本世纪后半叶才会成为现实。机场地面上也没有支持广泛使用燃料的基础设施。氢气还需要冷却，且易燃。新飞机通常需要较长的认证时间线，而氢气仍需取得进展，包括如何储存氢气以及为起飞和降落提供足够的能量，这意味着航空公司和航空航天公司需要一种过渡解决方案，以使他们能够在2050年之前实现零碳排放的公开承诺。

3. 是否有任何过渡燃料替代品？

可持续航空燃料（SAF），是指替代基于化石的煤油的统称，已经成为零排放飞机的过渡。一种是从生物成分（如废食用油、动物脂肪、市政废物或森林残余物）中提取的。另一种是使用电力将水分解为氧气和氢气，然后将氢气与从大气中提取的碳结合制成的合成燃料。与煤油一样，SAF会向大气中排放二氧化碳和其他污染物。减排的原因在于燃烧的材料并非来自提取封存了数千年的化石燃料。

4. 什么是推出可持续航空燃料的计划？

在推动净零排放的过程中，欧盟希望从2025年开始，所有飞机燃料中都含有2%的可持续航空燃料（SAF），到2063年达到63%。目前，全球年产量仅能为全球航空舰队提供几天的燃料。供应商如芬兰的Neste Oyj承诺随着需求增长加大可持续航空燃料的生产。目前，它使用废弃食用油和动物脂肪废料生产SAF，但也在探索其他来源，包括市政固体废物。由于合成SAF的燃烧产生的二氧化碳数量正好等于生产过程中使用的数量，因此被认为是净零排放——这意味着使用时不会产生新的碳排放。汉莎航空估计，SAF的价格是普通喷气燃料的三到四倍，行业高管表示他们将需要补贴来帮助推动这种替代燃料度过最初的难关。

5. 电动飞机怎么样？

电动飞机已经存在，但规模较小。Heart Aerospace，一家瑞典初创公司，正在开发一款名为ES-30的电动飞机，可容纳30名乘客，全电动，零排放，续航里程为200公里（124英里）。该公司表示ES-30将于2028年投入使用。与此同时，总部位于洛杉矶的Ampaire Inc.已将一架11座的塞斯纳大卡车改装成了混合动力模型，配备传统燃烧发动机和电动机。Ampaire表示，这架飞机于2021年投入使用，可以减少50%的燃料消耗和温室气体排放。据罗兰贝格咨询公司称，全球正在开发约100个不同的电动航空项目。

Heart Aerospace的ES-30电动飞机可容纳30名乘客，零排放，续航里程为200公里（124英里）。来源：Heart Aerospace### 6. 电动或混合动力飞机有什么缺点吗？

最大的问题在于所需电池的体积和重量。目前的锂离子电池仅存储相等体积液体喷气燃料能量的一小部分，这使得它们对于大型或长途飞机来说效率太低。此外，与液体燃料不同，它们的重量在飞行过程中不会减少。混合动力技术通过同时使用传统发动机和电动发动机来减轻这一问题。无论是它们共同分担工作负荷还是传统发动机为电池充电；在这两种情况下，排放量都更低，电池可以小得多。在一些混合设计中，电动发动机用于推动短途但污染严重的起飞和降落，而在巡航高度时，推进由设计为在中途更节能的传统喷气发动机提供。

7. 混合动力飞机实际上减少了排放吗？

这取决于情况。与汽车一样，混合动力飞机的碳足迹取决于其使用电力的程度以及电力来源。通过燃烧喷气燃料在空中给电池充电的飞机减排效果不大。但全电动设计和使用可再生能源电力在起飞前充电的“并联”混合动力飞机可能产生真正的影响，氢动力飞机也可能如此。然而，考虑到飞机的认证时间线和长寿命周期，未来几十年内总体潜在的污染减少将受到限制。

8. 电动飞机可能多快能在空中飞行？

小型电动飞行出租车首先准备起飞。中国的EHang Air Mobility Group正在开发售价30万美元的电动垂直起降（eVTOL）飞机，预计急救人员、空中出租车服务和旅游航班运营商将有强烈需求。德国的Volocopter GmbH，得到戴姆勒公司支持，于2019年在新加坡开设了一个“Voloport”用于公共试飞，预计最早在2024年开始商业服务。其他追逐这一机遇的初创公司包括总部位于美国的Zunum Aero，MagniX Technologies Pty Ltd.以及英国的Vertical Aerospace Ltd.。以色列初创公司Eviation Aircraft Ltd.去年9月进行了其九座电动飞机的首次试飞。运载10至20名乘客的小型混合动力飞机可能会在下一个十年中期到达，而运载多达40名乘客的更大区域飞机可能会在2030年左右到达，这是由顶级喷气发动机制造商赛峰SA的首席技术官Stephane Cueille表示的。

参考书架

• 之前关于飞行羞耻、电动飞机和碳抵消的快速了解。
• 彭博观点的亚当·明特（Adam Minter）关于电动飞机的未来以及克里斯·布莱恩特（Chris Bryant）关于飞行羞耻和高铁的看法。
• 彭博新闻关于为什么空中客车可能会将其畅销飞机之一改为混合动力的文章。
• 彭博商业周刊关于六辆飞行机器人出租车，很快就可以将您从曼哈顿中城带到约翰·肯尼迪国际机场的文章。
• 关于英国混合动力飞机试飞的YouTube视频。