近日，波音和捷蓝科技创投宣布为其提供资金，用于制造航空初创公司 Zunum 的一款电动支线飞机。从媒体和公众的反应来看，人们对“天空中的特斯拉”——一架全电动大型客机，其性能相当于当今的波音梦想客机或空客 A380，能舒适地载你从巴黎飞往纽约——抱有相当大的期待。
不过，这一目标或许还需要一段时间才能实现。下面来看看飞机制造商的路线图，以及我们距离真正的电动大型客机还有哪些障碍。
先习惯听到“更电动化”这一说法
如今，大型喷气式飞机制造商的重点并非制造“电动”飞机，而是研发所谓的“更电动化”飞机。这意味着制造商努力将尽可能多的辅助系统改用电力驱动。
这包括客舱增压、空调和除冰。在传统飞机上，这些功能依靠“引气”（发动机产生的热空气副产物）；而在较新的飞机上，这些功能都由电力驱动。
还有滑行。如今，飞机使用主发动机在停机坪上移动。对于小型短途飞机来说，这种做法尤其浪费。一架典型的小型短途飞机每天飞行 8 到 10 次，其中竟有 2.3 小时 (!) 花在滑行上。若在飞机机轮上加装电动机用于滑行，航空公司可将地面运行的燃油消耗降低约 4%。
最后，飞机上还有各种气动和液压系统，例如飞行控制系统、刹车和起落架。这些系统在飞行过程中会发出许多“奇怪的噪音”（一位博主这样称呼它们），而且容易发生泄漏，因此维护工作量也很大。
通过综合采用这些“更电动化”优化措施，大型客机最多可节省 3% 的燃油，同时仍依靠传统燃油发动机提供推进力。我知道，与汽车行业正在发生的变化相比，这听起来可能不算什么，但请记住，航空与汽车不能相提并论——仅仅因为汽车不需要停留在空中就足以说明这一点。
全电动
因此，尽管这 3% 的节油效果意义重大，但我们终有一天会没有更多可优化之处，届时就需要开始设计全新的混合动力或全电动飞机。
你首先会注意到，这些飞机的外形将与今天的飞机大不相同。
简单来说，如今的飞机将喷气燃油发动机安装在机翼上。你可以拆下这些发动机，换上更新、更高效的发动机，正如波音和空客最近在窄体（或单通道、小型）飞机上所做的那样。这些新发动机的效率提高了 15%，但从系统层面看，这种变化并不显著。发动机仍在原来的位置，外观相同，使用的燃料也相同。在飞机系统工程中，这被称为完全“透明”的变化。
电动飞机则完全是另一回事。混合动力和电力推进可能需要沿飞机机翼排列一排发动机，而不是将一台或两台发动机安装在机翼上。
这反过来就要求对飞机进行彻底重新设计。问题并非只是在机身某处塞进大量电池，再把电缆接到发动机上。混合动力和电力推进必须与机身结构、能量储存系统以及机载能量生产系统全面集成。
目前，已有大量研发投入到小型飞机领域。我们最近见证了单座或双座飞机的试飞，例如 Lilium （2017 年）以及空客 E-Fan（2014 年）。从稍长远来看，也有几个雄心勃勃的支线喷气机项目正在推进，例如 Zunum。
如果你想知道何时才能真正登上这些飞机，空客首席执行官汤姆·恩德斯认为，到 2030 年前后的某个时候，航空业将有能力制造最多可搭载 100 名乘客的混合动力电动飞机——至少适用于短途本地航线。
以 2030 年为起点，再给它们十年时间普及。这意味着，在乐观情景下，到 2040 年或 2045 年前后的某个时候，我们将看到一支支较小型的混合动力和电动喷气机机队穿梭于天空，执行短途和中程航班。
到那时，接下来的问题是：我们能否也造出一架宽体全电动飞机，让我们能够横渡大西洋，速度和舒适度都不逊于现代大型喷气客机？
这将复杂一个数量级。
为了让你了解我们面临的挑战：空客 E-Fan 是一款双座飞机，于 2014 年首次公开亮相，配有两台 60 千瓦电动机。波音 747 可搭载约 400 至 600 名乘客，估计起飞需要 90 兆瓦功率。也就是90,000 千瓦，功率是 E-Fan 的 1500 倍。
如果这些大数字对你来说不太直观：90 兆瓦相当于 440 万块如今的笔记本电脑电池。特斯拉 Model S 的电池容量相当于约车载 2,000 块笔记本电脑电池。还记得我说过汽车不是飞机吗？显然，我们不可能让一架客机搭载相当于 440 万块如今笔记本电脑电池的电池组升空，因此我们需要大幅提高电池的能量密度。
遗憾的是，待办清单并不止于“更好的电池”。要实现全电动宽体飞机的梦想，我们还需要研发效率高、功率巨大的电动机，使其能够产生类似喷气发动机的推进力，并配备相应的冷却技术。此外，还需要一些高功率密度电子设备，以及尚待开发、能够承受极高温度的超轻材料。
最后，还有一个有时会被低估的因素：投资一种全新的航空旅行模式必须在经济上划算。低油价无济于事。尽管业界广泛支持，我们此前讨论过的电动滑行系统目前仍处于搁置状态。原因是：油价太低，进一步开发该系统（目前）不划算。
因此，从线性发展的角度来看，如今还无法断言，制造一架全电动、远程载客（超）大型喷气客机确实可行，更不用说提出其商业化应用的时间表了。
然而，这并不意味着你有生之年看不到它。航空业有着引以为傲的历史，曾实现过一些技术突破，而这些突破最乐观也被认为还要等几十年，最悲观则被认为根本不可能实现。过往成绩说明：别押注航空工程师会失败。
