我們離“開飛機上班”有多遠

張田勘

如果你生活在大都市，當面對立交橋上一動不動的“車龍”時，也許，有個瞬間你會腦洞大開：要是能開著飛機上班就好了！

這并非戲謔，很有可能是未來的一種真實場景。1997年上映的法國科幻電影《第五元素》就描繪了未來的空中立體交通，公共汽車、出租車、私家車在空中飛來飛去?？梢?，20多年前，人們就幻想過讓飛行器進入尋常生活。

去年12月11日，英國廣播公司（BBC）報道稱，世界上第一架全電動商用飛機已完成首次試飛，從加拿大的溫哥華起飛，飛行時長約15分鐘。這架飛機改裝自一架水上飛機，名為“海貍”，可以乘坐6人，由加拿大港灣航空公司創始人兼首席執行官格雷格·麥克杜格爾駕駛。在加拿大試飛的“海貍”并非世界首架試飛成功的電動飛機，中國在去年10月28日也試飛了自主研制的四座電動飛機RX4E，是在遼寧沈陽財湖機場首飛成功的。這架飛機由遼寧通用航空研究院研制，起飛重量達1200千克，續航時間1.5小時，航程300千米。

這兩次成功試飛標志著人類已經跨入電動飛機時代。今后人們的出行可能會更多地依賴飛機，甚至飛機會變得像今天的小汽車一樣普遍。更重要的是，電動飛機預告了一個可持續發展的時代的來臨，并會從通勤上給予人們更多的幸福感。

2019年6月，極光大數據以國內GDP排名前10的城市作為研究對象，發布《2018年中國城市通勤研究報告》。報告顯示，排名第一的北京，平均通勤路程13.2千米。每天有610萬人乘公共交通工具出行，其中，超過 20%的人要在地上地下換乘，有50萬人每天平均乘車時間超過3小時。同樣根據這份報告，北京、上海、廣州、深圳這四座城市，每天通勤的擁堵時長占通勤總時長的比例分別為51%、46%、48%和44%，這意味著擁堵奪去人們上班路上一半的時間，也偷去了大多數年輕人的青春。如果以全年232個工作日計算，在北京，每人每年在通勤路上光是擁堵就耗費174個小時。

時間就是效率，時間也是金錢，時間更是幸福。僅以幸福而言，無論是上班、社會交往，還是生活購物，通勤時間越短，人們就越幸福，反之則焦慮和痛苦。2019年2月，《中國青年報》社會調查中心聯合問卷網，對1966名在大城市工作的青年進行的一項調查顯示，85.3%的受訪青年稱，通勤不便降低了自己的幸福感。受訪者在生活中最常遇到的通勤問題是：交通擁堵（66.9%）、耗時長（61.5%）和距離遠（50.5%）。

在路面通勤變得更困難，交通更擁堵的情況下，立體交通就具有更大的優勢，小型電動飛機也將成為人們的通勤選擇。正如麥克杜格爾所稱，更便宜的電力短途航班可以改變人們的出行方式和工作地點。如果人們愿意開一小時車去上班，為什么不坐15分鐘的飛機去呢？

電動飛機的優勢也不只是在空中飛得快，它的另一個巨大的優點是節能和環保。這是確保人類社會向著可持續方向發展的一條正確之路，也是必由之路?，F代的化石燃料飛機對全球溫室氣體排放和全球變暖負有重要責任，很多環保人士在通勤時選擇不乘坐飛機。

歐盟委員會的研究顯示，全球航空運輸所產生的碳排放大約占到了人類活動所排放的二氧化碳總量的2.8%～3%，而且，鑒于民航業成為全球增長最快的碳排放源之一，國際民用航空組織（ICAO）一直在鼓勵人們更多地使用高效的生物燃料發動機和更輕的飛機材料，并優化航線。電動飛機就是在這種情況下應運而生的?，F在看來，加拿大的“海貍”電動飛機既可以不燒燃油以減少溫室氣體排放，又可以在維護成本上節省數百萬美元，因為電動馬達的維護成本比燃油發動機要少很多。

不過，電動飛機現在最大的短板是，續航時間和飛行距離短。加拿大的“海貍”電動飛機加裝了一臺由美國MagniX公司研發的750馬力的電力推進系統，該系統使用被用于國際空間站的鋰電池，可讓飛機持續飛行約160千米。中國的RX4E飛機續航時間1.5小時，航程300千米，優勢更加明顯。但是，無論是160千米還是300千米，對于從一個城市到另一個城市或在一個大城市內作為通勤工具，已經綽綽有余。即便“海貍”電動飛機依靠鋰電池只能飛行160千米，對于大多數加拿大港灣航空公司的短途航班來說已經足夠，未來如果用于北京、上海、深圳等城市，當然也不成問題。

鋰離子電池被視為今天的“電動能源之最”，但是該電池的發展也出現了瓶頸，現有體系的鋰離子電池能量密度已經從每年7%的增長速率下降到2%，并正在逐漸逼近極限。其中一個重要的原因是，鋰電池會產生重大安全問題—枝晶。鋰離子電池放電時鋰會被氧化成離子進入電解質最終抵達正極;重新充電時，這些鋰離子會再沉積到鋰金屬負極的表面。這種沉積往往不均勻，隨著鋰電池的頻繁使用，鋰金屬表面會長出針狀或樹枝狀的鋰枝晶。枝晶生長得過長就會折斷，不再參與反應，給電池體系帶來不可逆的容量損失。更危險的是，長大的枝晶會刺破電池正負極之間的隔膜，造成短路，可能造成電池過熱自燃或爆炸。

因此，現在除了要對鋰離子電池研究有所突破以實現能量密度更高、更安全、充電更快外，還可以研發超越鋰離子電池的新動力電池，如鋰硫電池、鋰空氣電池、鈉離子電池等，從而滿足電動飛機的需求，也滿足電動汽車、火車和輪船對于電池動力的新需求，由此就有可能讓電動飛機飛得更遠，續航能力更強。

未來，如果鋰離子電池的性能有了大幅提升，或研發出動力更強大的動力電池后，電動飛機續航時間和飛行距離短的問題便會迎刃而解，能夠飛行500～1000千米、搭載5～10人的小飛機就會成為城市內、城際之間的新型運輸工具。這些電動飛機相較于大型的、可飛行數千千米的民航飛機有著獨特的優勢。由于成本低、環保，而且能滿足一般人的通勤需求，其機票的價格會大大低于大型燃油飛機，而且小型電動飛機的航線會越來越多，也會更靈活，甚至可以按需飛行，就像私家車一樣。

國際上一些大公司已經在對電動飛機的運營進行布局，現在已經開始籌劃空中租車服務的公司超過20家，包括波音和空中客車等傳統飛機制造商，西門子、Lilium等電子巨頭以及共享出行巨頭優步（Uber）。特斯拉創始人埃隆·馬斯克此前也曾發推特表示，特斯拉有望在5年內推出電動飛機，理由是，雖然目前在能量密度方面，航空燃油勝過鋰電池，但電動發動機的重量要輕得多，而且將儲存的能量轉化為動能的效果比燃油內燃機好得多，當然也更環保，成本更低。

未來已來。當更節能、更靈活方便的電動飛機成為像私家車一樣的通勤工具時，所有人的生活也將升級換代。

（本文選自：百科知識 2020年05期）