技术性难题与市场化挑战
尽管新能源飞机的研发如火如荼,但从整体看,新能源航空业的发展尚处于起步阶段,未来新能源飞机的改良和普及仍面临许多技术性难题和市场化挑战。
首先,新能源飞机面临的最大难题是能源的有效使用和管理。可再生新能源的开采先天受到自然环境的限制,且普遍存在储存技术不足、能量转换效率低下的问题,进而限制了飞机的飞行条件和续航能力。以“阳光动力”2号为例,由于飞机靠太阳能发动,天气状况不佳可能影响电池能量储备。而且,飞机上使用的单晶硅电池是目前世界上技术最为成熟的太阳能电池,转换效率最高为23%,但这个数字比航空发动机热效率要低得多。另外,有研究表明,氢电池目前也仅能为小型飞机飞行提供动力,大概20年后才可能用于大型商用客机。
其次,新能源飞机的投入成本高、运营难度大。除可再生能源高昂的开采成本外,新能源飞机的制造和维护费用也高于普通客机。比如“阳光动力”2号所采用的碳纤维材料正是因为成本较高而尚未得到广泛应用。
另据专家介绍,“阳光动力”2号因为机身轻而受风的影响大,为避开航班尾流和旋翼下洗流的影响,需保证上方700米、下方400米没有飞机飞行,并且由于起降时飞行速度较慢而需要避开其他正常航班起降,因此对空管和机场保障方面也提出了很高要求。
此外,在飞行性能方面,目前新能源飞机还远比不上传统飞机。由于新能源飞机首先需保障节能,因此飞行速度并不高。“阳光动力”2号的最高时速为140公里,与普通汽车相当,而普通客机的飞行时速高达800公里至1000公里。另一方面,动能不足也限制了新能源飞机的载客量,这也是为什么当前新能源飞机多为无人机或只能容纳数人的原因。
总的来看,新能源飞机的加速研发无疑将成为未来航空业能源革命的主要趋势之一。但短期而言,航空业仍无法摆脱对化石能源的依赖,航空燃料替代的前景还非常遥远。加之许多重大技术问题有待攻关,新能源飞机投入大规模应用和市场化运营尚需时日,新能源航空业的发展道路还很漫长。