X-57装有14台螺旋桨电动机，目前仅能容纳一名驾驶员。不过NASA还计划研发五款体型更大、能够搭载更多乘客和货物的飞机。项目首席工程师表示，如果电池的能量密度继续像过去十年那样迅速增加，那么未来五到十年，电池技术将发展到允许这款飞机转化为商业机型的地步。
2017年4月，百合航空(LiliumJet)垂直起飞和降落的纯电动飞机在德国上空完成首次试飞。能容纳两名乘客的“百合飞机”最高时速可达300公里/小时(约186英里/小时)，航程在300公里(约186英里)。LiliumJet能进行垂直起飞和降落，由36个可定向的管道电风扇驱动，安装在机翼和前舱上的风扇推进飞机。
波音、空客,以及众多创业公司都在加速研发电动飞机,但五年内我们有可能看到的纯电动或混动飞机,离大规模载客、长途飞行的目标还有很长距离
■何佳康
传统的飞机都靠航空燃油驱动，竞争激烈的美国航空公司，燃油成本要占全部成本的三分之一。而有预计显示说，未来20到30年内，燃油的成本可能会翻倍，传统飞机制造商需要寻找新出路。
对民航业来说，让更多飞机用上生物航油，或许只能算是拉开了行业变革的序幕，从飞机制造商到航空公司———航空业者的终极目标，是让飞机不再烧油，不管是石油，还是生物航油。
人们能否期待波音或是空中客车公司推出像特斯拉电动汽车那么棒的产品？ 一架满载的波音787能不能仅靠自 己所载的电池，就把400名乘客和他们的行李从纽约送到洛杉矶？
这一愿景要过多久才能实现，谁也没法拿出一份靠谱的时间表。
巨头争相跑马圈地
今年4月，波音与全球知名廉价航空公司蓝捷 (Jet Blue) 共同宣布，双方的创投部门合作投资了一家从事电动飞机研发的创业公司 Zunum Aero。
总部位于美国西雅图的Zunum Aero成立于2006年，2013年，这家公司宣布将研发一款轻型混合动力电动客机。它的机身将采用碳复合材料、轻型电动引擎，最多可乘坐12名乘客，最高巡航速度可达每小时340英里，混合动力模式下的单次飞行范围为700英里 (未来预计可达1000英里)，最快有望在2022年开始交机。
波音和捷蓝投资Zunum Aero，目标很明确，就是抢占未来的支线市场。空运市场上，短程航线的需求一直非常强，但航空公司却很难从中赚到钱。而Zunum Aero的目标，正是研发出专攻支线航线的小型混合动力电动客机。透过短程机队的逐渐电力化，逐步改善支线航空的游戏规则———这与波音和捷蓝的目标不谋而合。
Zunum Aero公司CEO库马透露，一旦这款混合动力飞机投入运营，将令航空公司的营运成本大幅降低，飞机每小时只需要花费260美元营运成本、每个座位一英里的飞行成本约为0.08美元，这个数字是目前一般商业客机的10%。最重要的是噪音、碳排都比传统飞机减少80%。
库马在接受媒体采访时表示，Zunum Aero的目标并非成为第一家注册的电动飞机公司，而是希望透过这项最新技术，“活化”那些小机场，让这些被闲置的基础设施能接待更多航班和乘客———仅在美国，就有大约5000座机场没有被“活用”，它们散布在全美各个角落、离它最近的城镇人口通常不到10万人，因为地理位置或是规模过小的原因而被航空公司忽视。“混合动力飞机可以大幅缩减旅行时间，原因是在活用小规模机场的原则下，乘客可以在数以千计的区域机场搭机，不必前往大规模航空枢纽。”库马表示。Zunum Aero在一份调查报告中透露，目前，居住在华盛顿周边200公里以内陆区的民众，如果要搭飞机前往波士顿周边200公里的目的地，花在旅途上的时间至少需要8个小时。如果使用这种小型混合动力飞机+地区小型机场，旅行时间可缩短到3小时左右。“省掉的时间不只是在空中，它还能舒缓枢纽机场的拥挤状况，重新分配支线航线交通，让乘客有机会选择离家最近的机场。”库马表示。
和波音一样，空客也在抓紧布局电动飞机。今年8月，空客宣布旗下微型电动飞机 CityAirbus 将在明年首飞，时速约120公里/小时，开始时由飞行员控制，然后逐渐转换成无人驾驶。
其实，早在2014年法国范堡罗航展上，空客就曾经展出过E-Fan双座小型飞机。这架飞机完全由锂电池驱动，可以提供1小时的续航时间。不过因为研发进展太慢，E-Fan 计划在今年4月被取消。在此期间，空客还与西门子合作测试混合动力及纯电动飞机。去年5月，西门子研发出一款仅重50公斤、能提供约260千瓦的可持续输出功率电动机，这台电动机能支持起飞重量高达2吨的小型飞机，两家公司为此成立一支约200人的技术团队。
美国硅谷的技术公司对电动飞机也是跃跃欲试。
在今年4月底的 TED大会上，创业公司 KittyHawk 的技术专家上台放了一段视频：一名极限运动爱好者装扮的人骑在一个大疆和摩托车结合体一样的“飞车”上飞了起来。这位技术专家表示，几个月后就会有比较粗糙的样机供人骑行，年底前，看上去更完善的产品就将上市。需要指出的是，Kitty Hawk的投资来自谷歌创始人之一拉里·佩奇。
几乎是在同一时间，优步(Uber) 在达拉斯召开了飞行出租车大会。会上，制造出休伊、眼镜蛇、鱼鹰等直升机的贝尔直升机宣布了和优步合作开发电动飞行出租车的计划。它计划制造一个用纯电力驱动的无人垂直起降飞行器，可以自动去接乘客再飞到目的地。优步表示，无人出租飞机项目将于2020年正式投入商用。
除了技术储备深厚的传统巨头、“不差钱”的硅谷技术公司，看好混合动力以及纯电动飞机市场潜力的，还有美国航空航天局 (NASA)。
去年6月，NASA宣布启动X-57纯电动飞机项目，X-57外形接近赛斯纳飞机，其巡航速度可达每小时280公里。不过，X-57将采用比正常机翼更为纤细的独特机翼，上面将嵌入14台发动机。NASA 表示，启动电动飞机项目的最终目标，不是制造那种能横跨美国的纯电动大型喷气式客机，而是希望纯电动航空发动机未来能够被小型通用航空和通勤班机所采用。
根据测算，X-57的运行成本最多可以节省40%，电动机的噪音也比其他飞机小得多，但它的整体设计仍无法克服电力驱动的缺点。在目前的测试模型机上，总重量高达363公斤的电池需要占据后排两个乘客的座位，驾驶员旁边的座位也会被仪器占据，因此飞机只能坐下一名驾驶员，不能搭载乘客。此外，因为燃料电池的原因，飞机只能在空中停留一小时左右。对此NASA的观点是，纯电池动力的技术未来还将不断演进，最终可以被用在短程通勤机或支线航班上。而且NASA 正在研究用燃料电池而不是蓄电池提供电力，不过由于螺旋桨飞机的速度限制，它们不可能用于1000英里以上的长距离航线。“喷气式班机实现全电动比较困难，”NASA的发言人这样表示。
这是为什么？
最大挑战是电池
现代民航飞机能这么高效飞行，全都靠燃烧航空燃油推动风扇或螺旋桨转动产生动力。
这就给电动飞机带来了可能———因为靠电力驱动电动机，也可以让风扇旋转，让飞机起飞。理论上来说，波音和空客飞机使用的涡轮风扇发动机，把核心部件从涡轮换成电动机，只要有足够的电力驱动风扇以相似的速度旋转，飞机照样可以飞。
问题是，现在的电池还太弱了。根据 Batterybro 网站的计算，喷气飞机使用的航空煤油，每千克的能量密度是常见的动力电池18650电池的138倍。18650是一种棒状的锂电池单元，特斯拉汽车的电池就是由7000多块这种部件组成。这一技术标准之下，很明显，如果让波音787换上发电机，载着300人从北京飞到纽约完全没有可能。
波音和空客的打算是，退而求其次，造小一点的飞机，硅谷的创业公司莱特电动的目标也是如此。在今年4月发布的一份报告里，莱特电动设定了一个电池技术目标：400瓦时每千克的能量密度。虽然这个能量密度指标只有航空燃油的几十分之一，但还是比今天特斯拉18650的250瓦时每千克高出许多。理论上，它已经可以用在短途航班上。
纯电动飞机的另一个致命短板是，锂电池的技术进步非常缓慢。近20年来，工业用锂电池得到了不小改进，从1991年到2011年，锂电池的能量密度提升了一倍，达到了大约200-300瓦时每千克的水平。但与此同时，这种改进带来的“增长曲线”正在变缓，技术进步已经接近“天花板”。按照这个曲线，即使按照莱特电动预期可以满足最低要求的电池性能，现在的电池能量密度，至少需要再提升50% 到一倍，性能指标才能达标———这可能是20年后的事情了。
如果不想放弃纯电动，航空公司还有一个选择，那就是燃料电池。理论上来说，燃料电池是一个非常理想的动力来源，比如氢燃料电池或是乙醇燃料电池，都可以用常规的燃料罐存储燃料，续航里程也很长。丰田制造的 Mirai 氢燃料电池车，充满一罐氢气只要几分钟，续航里程可以达到700公里。但是，燃料电池目前不可能在民航飞机上大规模应用，一个原因是燃料电池所需的贵金属材料非常稀缺，造价贵到无法接受；另一个原因是，大规模的燃料电池反应堆放在飞机上不够安全。
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市场期待电动飞机，这关系到航空公司的成本。
目前，竞争激烈的美国航空公司，燃油成本要占全部成本的30%。航空公司 已经减无可减，只好把成本缩减放在了增加座位数和减少服务上。于是经济舱越来越挤、东西越来越难吃、能免费带上去的行李越来越小。
与此同时，航空发动机还在消耗化石燃料，飞行过程中会排放大量的二氧化碳。2012年，欧洲曾将航空业纳入欧盟碳排放交易体系，规定从欧洲出发及抵达的航班所属的公司都必须为全年排放的所有二氧化碳缴纳15%的费用。虽然这一收费在相关国家的抵制下宣告暂时中止，但全球减少碳排放的方向没有变。
航空运输业在全球范围内制定的碳减排目标包括，到2020年，每年将燃油效率提高1.5%；在2020年前，制定净排放量上限并实现碳中和增长；截至2050年，将碳排放量降低至2005年的一半。在这样的困境下，现在航空公司采用的改进措施，是使用从食品废物油或是谷物 中提取的生物燃料，来替换航空煤油，以同时实现节能和缩减成本。
但是，生物航油不是彻底的解决方案，因为现在的问题是，全球都对二氧化碳排放控制越来越严格。也就是说，总有一天，航空业也会是碳排放管制的行业。
