混合活力
混合活力
兼用电池和化石燃料的客机可能将主宰天空
陆路运输的电气化驱动了电池技术稳步改进，继而推动空中的士和其他小型电动飞行器飞上天空。但哪怕是最好的锂离子电池也仍然远不能为民用航空的主力——搭载 150 人左右的短途客机——提供动力。这是因为驱动它的发动机所需的电池太重了，令飞机无法起飞。然而，许多航空航天专家仍然认为，电动飞行——至少混合动力飞行——是未来的方向。
这可以从较小的混合动力客机入手，例如搭载 50 名左右乘客的支线客机，然后再扩大这项技术的规模。这方面的一个尝试名为「804 项目」，它的细节说明了航空版混合动力丰田普锐斯可能如何运转。
如果算直线距离的话，位于魁北克蒙特利尔的一家普惠 (Pratt & Whitney) 工厂与位于伊利诺伊州罗克福德的柯林斯航空航天中心之间相距 804 英里 (1294 公里)，项目由此得名。这两家公司同属于联合技术公司 (以下简称 UTC)，该公司希望与雷神 (Raytheon) 公司合并，成为排在波音之后的美国第二大航空航天和国防公司。这表明这个想法不会是空想。实际上，804 项目计划在 2022 年试飞的实验性混合动力飞机可以削减支线客机的燃油成本。
「充」满潜力
与制造汽车一样，可以用不同的方式来建造混合动力飞机。生产飞机电气系统的柯林斯和生产喷气发动机的普惠选择了「并联」混合模式。这意味着它将使用内燃机，由电池电动机加以辅助增强，而不是使用 「串联」混合动力，即完全由电动机提供推力，视不同情况由电池或由内燃机驱动的发电机供电。两种混合模式都限制了电池的使用，使得电池组可以更小、更轻。
为了飞行测试，804 项目正在改装一架庞巴迪冲八-100 型 40 座飞机，由一对涡轮螺旋桨发动机驱动。这种喷气涡轮机通过变速箱转动发动机前部的螺旋桨。
每台涡轮螺旋桨发动机可产生两兆瓦的功率。通常情况下，发动机在起飞和爬升的 20 分钟内以全功率运行，在巡航和降落时减速运转。改装时，在飞机一侧驱动螺旋桨的涡轮发动机将被替换成产生大约 1 兆瓦功率的缩小版。安装在发动机变速箱上的电动机将提供另外 1 兆瓦功率。
UTC 的首席技术官保罗·叶廖缅科 (Paul Eremenko) 解释说，其思路是在全功率起飞和爬升阶段，电动机和涡轮发动机的组合将产生必要的 2 兆瓦功率。然后在巡航阶段关闭电动机。当飞机下降时 (这一阶段可能也需要 20 分钟左右)，电动机将反向运行，充当发电机，由风车螺旋桨驱动。这将为电池充电，准备后续的全功率起飞，或者是在必须中止着陆时紧急「复飞」。
804 项目的飞行试验将有助于确定这种混合动力发动机如何能取代现有飞机上的涡轮螺旋桨发动机，以及如何用于全新的机型。由于缩小版涡轮发动机将针对巡航进行优化，因此它们本身的油耗就更低。叶廖缅科表示，加上电动机后，对于通常飞行约 1 小时的支线涡轮螺旋桨客机，混合动力组合可节省至少 30% 的燃油。
其他类型的混合动力飞机也在研发中。上个月，洛杉矶的电动飞机公司 Ampaire 完成了由一架六座塞斯纳天空大师改装而来的混合动力飞机的处女航。天空大师的前部装有一个螺旋桨发动机，后方装有另一台发动机来驱动一个推进式螺旋桨。Ampaire 用由电池供电的电动机取代了这个后置发动机。这个电动机本身算是串联混合动力，不过因为它与前部的内燃机搭配使用，Ampaire 称其为并联式混合动力飞机。
位于西雅图附近的 Zunum Aero 正在研发一款 12 座系列混合动力飞机，希望在 2022 年推出。这架飞机将由两个后置式 500 千瓦电动涡扇发动机 (在导风罩内部转动涡扇，因此看起来有点像喷气发动机) 提供动力。涡扇将由机身后部的小型喷气动力发电机供电，这台发电机也将为机翼内的电池充电。
对于更大的飞机，将需要功率大得多 (可能高达 20 兆瓦) 的电动涡扇发动机。这很大程度上取决于波音和空客未来的机型要怎么做，以及设计将激进到什么程度。大型发动机的一种替代品是多个小型发动机。带有许多电动推进器的巨型飞翼是一个思路。但它们需要一系列技术飞跃——不仅电池，空气动力学和电力配送也要取得重大进步。
接上电源
外观更传统的混合动力飞机也是可能的。空客与英国喷气发动机制造商罗尔斯·罗伊斯和德国电气巨头西门子合作，对一架 100 座 BAe146 型支线样机做电动化改造。这架飞机由四个传统的喷气涡扇驱动，不过是小型的。首先，BAe146 的四个发动机中的一个将被替换为由电池和发电机组合驱动的 2 兆瓦电动涡扇发动机。如果一切顺利，第二台发动机将被替换为类似的单元。同样，其构想是内燃机和电力的结合将带来更清洁、高效的飞机。受环境问题和更严格的排放控制的刺激，对于大型客机来说，转向混合动力似乎是最有可能的飞行计划。
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