电动飞机发展现状及发展

在2021年联合国COP26达成《格拉斯哥气候公约》之后，全球正在上演一场交通运输领域的绿色低碳革命，新能源汽车电动化浪潮方兴未艾，以电动飞机为引领的航空器电动化也正席卷而来。这必将开启航空运输领域新一轮创新与变革热潮，引领航空技术创新、推动绿色低碳航空运输深度发展，也必将对全球航空运输业产生革命性影响。

 

引发新思考

近日，据“军事与航空航天电子”网站报道，美国两家公司共同宣布，将联合为“科纳”货运无人机开发氢电动力发动机。如果项目进展顺利，这款无人机将成为世界上最大的氢动力零排放电动飞机。

电动飞机是指依靠电动机而非内燃机驱动的飞机。依据电力推进系统不同，电动飞机分为太阳能电动飞机、蓄电池电动飞机、燃料电池电动飞机和混合动力飞机。“科纳”货运无人机属于燃料电池电动飞机。

世界上第一架电动飞机出现于1957年，使用永磁电动机和银锌电池驱动。近年来，随着新材料、电池等技术不断取得突破，电动飞机的发展势头更加迅猛。美、日、欧盟等发达国家和地区纷纷将电动飞机作为航空运输业的新兴力量，大力推动其发展。

“科纳”作为美国最大的商业无人机，翼展26米，可从800米长的跑道起飞，携带3.8吨货物和燃料，航程1667千米，预计明年开始试飞。该机采用翼身融合设计，机舱内空间更大，可携带更多货物，同时为安装氢动力系统提供了足够空间。

从技术上看，电动飞机具有零排放、低噪音、乘坐舒适性好、安全可靠等优势。波音、空客等飞机制造公司已经在探索电动飞机在公共出行、城市物流、智慧医疗、抢险救援等方面的应用潜力。在军事领域，电动飞机以低噪隐身、便于机动等特点受到青睐。据报道，美国空军不久前与一家航空初创公司签订合同，计划采购9架“电动垂直起降飞机”，首批两架将于2024年交付爱德华兹空军基地。另外，美国空军自2020年以来一直研究电动垂直起降飞机，满足其在物资运输、紧急医疗响应等方面的需求。

从目前发展现状看，电动飞机面临以下技术挑战。一方面，电池技术瓶颈难以突破。由于电池能量密度低，因此需要庞大的电池组，导致电力推进系统体积庞大、占用空间多、开发成本高。同时，电池性能受温度影响大，在低温环境下容易出现电力不足、续航力下降等问题。另一方面，对天气和环境的适应能力差。目前电动飞机只能在良好的天气条件下运行，遇到雨雪、雷电等恶劣天气情况则无法飞行。

尽管如此，随着技术进步，在各种技术难题逐步得到解决后，电动飞机将迎来飞速发展阶段，有望成为绿色航空的“新选择”。

 

直追新形势

我国电动飞机的发展，起步于“十三五”期间，与美欧日等发达国家相比相对滞后。不过，此后为落实《交通强国建设纲要》和《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》，以及“中发36号文、国发23号文”等政策文件的相关要求，航空运输业加快推动CO2减排，进一步推动电动飞机产业的快速发展与演进。

国家层面相继制定电动飞机科技产业发展规划

“十三五”期间，民航局出台《通用航空发展“十三五”规划》，提出“推动新能源飞机发展”，奠定我国电动飞机发展的政策基础。此后，科技部、交通运输部印发《“十三五”交通领域科技创新专项规划》，提出“发展新构型新能源通用航空飞机技术，以及新概念新布局无人运输机及现有机型无人化技术，包括针对翼身融合布局/支撑翼布局等新构型与燃料电池、氢燃料、混合动力等新能源无人运输机概念方案”。十三届全国人大四次会议表决通过《“十四五”规划纲要》，提出航空业绿色发展框架性意见，指明了电动飞机科技产业发展方向。

国家民航管理部门积极制定电动飞机产业发展政策

2019年以来，民航局先后发布《基于运行风险的无人机适航审定的指导意见》《特定类无人机试运行管理规程》等文件，从政策层面为电动垂直起降飞行器（eVTOL）的适航和运行建立框架，推动eVTOL的试运行。“十四五”以来，民用航空局出台《“十四五”民航绿色发展专项规划》，明确了“十四五”时期民航绿色发展的目标要求和主要任务，内容涉及从“节能减排”转变为“绿色发展”；出台《“十四五”民用航空发展规划》，提出未来将完善民航参与碳市场相关政策标准，设计基于市场的运输航空飞行碳减排机制；出台《关于“十四五”期间深化民航改革工作的意见》，提出将在空域优化与改革、政府资源调配、法律法规制定、新技术应用和绿色民航机制等方面促进航空业绿色转型。为此，民航局出台的系列政策文件，为电动飞机发展提供了强有力政策支持。

电动飞机科技产业相互竞争的格局已初现雏形

当前，以科研院所技术研发为引导、以科技创新型企业为主体、以场景需求拉动为契机，我国电动飞机产业相继孕育出一批颇具竞争力的企业，形成了南北及沿海电动飞机产业竞相发展、产学研深度融合的格局。具体如下：

首先，以城市城际空运为应用场景，轻型电动飞机取得民航生产许可。依托辽宁通用航空研究院电动飞机研发优势，北方辽宁锐翔轻型电动飞机企业，在2015年11月、2017年11月、2019年4月分别联合研制并成功试飞RX1E、RX1E-A（双座）、RX4E（四座）电动飞机，2019年8月成功首飞电动水上飞机。2019年11月RX1E-A取得中国民用航空局颁发的生产许可证（PC），并于2021年1月，RX4E获得AS9100D航空航天质量管理体系认证。

其次，以通用航空为应用场景，固定翼电动飞机步入适航飞行阶段。南方香港昊翔（Yuneec）固定翼载人电动飞机企业，自2008年进入通用航空领域以来，着手开展固定翼载人电动飞机研发。2010年，Yuneec成功研制单人电动飞机E-Spyder以及双座载人电动飞机E430。其中，E-Spyder于2013年获得全球首张电动载人飞机适航证，E430于2017年通过欧洲领空认证标准，获得德国联邦共和国超轻型飞行员协会（DULV）批准并获得适航证。

此外，以干/支线航空为应用场景，混合动力飞机突破关

键技术，实现试飞并步入小试阶段。沿海浙江安飞航空（外商独资）混合电动飞机企业，通过对现有机型的电动化改装，突破核心电动动力总成系统技术，实现混合电动飞机（前部采用内燃机、尾部采用电动机）小规模生产，并在积极通过美国适航认证，以加快市场化、商业化进程。具体而言，2019年6月，浙江安飞已成功试飞基于“塞斯纳337”改装的“安飞EEL”6座混合动力飞机，同时启动美国联邦航空局（FAA）取证程序，未来将进一步开发9座和19座整体优化的商用电动飞机，并进行认证和飞行。