1957 年夏天，一個美國少年在達拉斯坐上一輛長途巴士，準備前往俄克拉布布布布布布布布布布荷馬城看望他的父親。

這時距離蘇聯(lián)發(fā)射人類第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克 1 號”還有三個月、距離 NBC 開始播放彩色電視節(jié)目還有一年。

飛行汽車 10 年內就會普及。

這是少年羅伯特·薩德勒（Robert Sadler）在大巴上看《大眾機械》（Popular Mechanics）雜志的結論。7 月刊的封面上，展示了一輛會飛的汽車。這輛車沒有車輪，車身中部是紅色的乘員艙，車身前后布置了四個升力風扇。封面左下角寫道：1967 年，你的飛行汽車。

12 歲的薩德勒為此懊惱了幾個星期。他還沒拿到駕照，覺得等他長大就沒辦法開到地面上跑的汽車了。

薩德勒后來參加了越戰(zhàn)、當過警察，退休之后成了小說家。在第一本小說《牙買加月亮》里，他用書中的虛擬人物再次演繹了這段 1957 年夏天的內心波瀾：我永遠都不能開車了。

現在 60 年過去。人類去了月球，不止一次。但飛行汽車一直沒有影子……直到最近。

今年 4 月底的 TED 大會上，創(chuàng)業(yè)公司 Kitty Hawk 的空氣動力負責人 Todd Reichert 上臺放了一段視頻：一個極限運動愛好者裝扮的人騎在一個大疆和摩托車結合體一樣的“飛車”，飛了起來。

Reichert 幾個月后就會有比較粗糙的樣機供人騎行，年底前看上去更完善的產品會上市。

Kitty Hawk CEO 是原 Google 無人駕駛負責人 Sebastian Thrun，它的投資來自 Google 創(chuàng)始人拉里·佩奇。

Kitty Hawk 只是一眾飛行公司里野心最小的那一個。

在 Reichert 宣布飛行計劃的那周，Uber 在達拉斯召開了飛行的士大會。會上，制造出休伊、眼鏡蛇、魚鷹等直升機巨頭貝爾直升機宣布了和 Uber 合作電動飛行的士的計劃。

另一邊，空客宣布了類似的計劃，在硅谷成立了一家叫 A3 的全資子公司，主要目標也是研制可以承載一人的垂直起降電動飛機，項目名字叫做“Vahana”，梵語的意思是“神的座駕”。

Uber 和空客的計劃都差不多：造一個無人垂直起降飛行器，可以自動去接了乘客再飛到目的地。2020 年就來。

更宏偉的是硅谷最大創(chuàng)業(yè)孵化器 YC 今年推出的萊特電動（Wright Electric）——20 年內，帶來電力飛行的，能夠乘坐上百人的支線客機。

萊特電動、Kitty Hawk（萊特兄弟試飛人類第一架飛機的地名），從這些名字也能看出他們的野心。

2017 真的會變成“1967”了么？

市場期待電動飛機，這關系到航空公司成本

所有這些計劃的共同點都是電動，因為電機和電池足夠簡單?！翱罩械氖俊庇盟鼈儯w積有望比直升機更小。支線客機用它，更省錢。

今天航空業(yè)不擔心飛機性能?，F代的民航飛機是人類創(chuàng)造出的性價比最高的交通工具之一。今天客機的動力遠遠超過了起飛需求。波音在售的雙發(fā)動機客機，在一臺發(fā)動機停機后還可以保證順利降落。

而且它的人均效率比汽車發(fā)動機高許多。

以波音最新推出的 787 型洲際客機為例，787-8 型飛機的最大油箱容積超過 12 萬升，最遠航程超過 15000 公里。以 3 級客艙配置的 242 個座位計算，每一位乘客每公里只消耗 0.03 升航空煤油。實際上很多兩級艙位設計的 787-8 能運載超過 300 人。

這個油耗性能，一輛轎車要坐滿四個人才能達到——而且慢得多。航空煤油的價格大約只有汽油的一半或更低。

但這個燃油成本還是太高。目前，在競爭激烈的美國航空公司，燃油成本要占全部成本的三分之一。

航空公司已經減無可減，只好把成本縮減放在了增加座位數和減少服務上。于是經濟艙越來越擠、東西越來越難吃、能免費帶上去的行李越來越小。

同時航空發(fā)動機，還在消耗化石燃料，飛行過程中會排量大量的二氧化碳。2012 年，歐洲曾將航空業(yè)納入歐盟碳排放交易體系（Emissions Trading System，ETS），規(guī)定從歐洲出發(fā)及抵達的航班所屬的公司都必須為全年排放的所有二氧化碳繳納 15% 的費用。這個措施讓單張機票價格漲價至少 60 歐元。

但美國、中國等航空業(yè)大國家抵制這一法案，認為這個法案沒有從發(fā)動機制造、燃料等源頭領域控制排放，對航空公司征收是不公平的。2013 年秋天開始，歐盟針對航空公司的碳排放收費暫停。

雖然暫停了，但減少碳排放的方向沒有變。

航空運輸業(yè)在全球范圍內制定的碳減排目標包括，到 2020 年，每年將燃油效率提高 1.5%；在 2020 年前，制定凈排放量上限并實現碳中和增長；截至 2050 年，將碳排放量降低至 2005 年的一半。在這樣的困境下，現在航空公司采用的改進措施是使用從食品廢物油等中提取的生物燃料，來替換航空煤油，以同時實現節(jié)能和縮減成本。

但是，生物燃油不是徹底的解決方案，因為現在的問題是，全球都對二氧化碳排放控制越來越嚴格。也就是說，總有一天航空業(yè)也會是碳排放管制的行業(yè)。也許航空公司沒有選擇，但是作為飛機制造商，像空中客車和波音的這樣的公司，為了公司和行業(yè)的未來，也必須找到替代方案。

電動飛行的最大挑戰(zhàn)是動力

電動正在改造汽車業(yè)，現在進入飛行生意的新公司也在做同樣的事。

但這也是最難的地方。

讓現代民航飛機這么高效飛行的原因來自機翼下吊著的那兩臺渦輪噴氣發(fā)動機。

常見民航客機都已經是噴氣式發(fā)動機，但它們和加速時噴射出長長火焰的戰(zhàn)斗機發(fā)動機不一樣，民航客機的發(fā)動機超過 70% 的推力不來自渦輪的壓縮燃燒，而是來自外圈被推動的風扇。你能從正面看到一個旋轉的風扇，正是這個風扇為民航飛機提供了大部分動力。

同時，還有很多支線客機使用渦輪螺旋槳發(fā)動機，最常見的 ARJ 系列、龐巴迪 Dash 8 系列和中國制造的新舟系列支線飛機。

簡單說，今天在飛的民航客機，幾乎全都靠燃燒航空燃油推動風扇或螺旋槳轉動產生動力。

這就給電動飛機帶來了可能，因為靠電力驅動電動機，也可以讓風扇旋轉，讓飛機起飛。理論上來說，波音和空客飛機使用的渦輪風扇發(fā)動機，把核心部件從渦輪換成電動機，只要有足夠的電力驅動風扇以相似的速度旋轉，飛機照樣可以飛。

問題是，現在的電池還太弱了。

根據 Batterybro 網站的計算，噴氣飛機使用的航空煤油每千克的能量密度，是常見的動力電池 18650 電池的 138 倍。18650 是一種棒狀的鋰電池單元，特斯拉汽車的電池就是 7000 多塊這種部件組成。

很顯然，給 787 換上電機，載著 300 人從北京飛到紐約是完全沒可能了。

退而求其次，改進氣動力設計造、小一點的飛機是普遍想法。

創(chuàng)業(yè)公司萊特電動的目標就是如此。這家 YC 孵化的公司每周都會發(fā)一份周報，介紹自己接觸了什么人、做了什么工作、研究了什么問題。

在 2017 年 4 月 23 日萊特電動的周報里，他們設定了一個電池技術目標：400 瓦時每千克的能量密度。但這個密度只有航空燃油的數十分之一，但還是比今天特斯拉 18650 的 250 瓦時每千克高出太多。

同時，鋰電池的技術進步也很緩慢。隨著手機、電腦、電動汽車的應用，這 20 年來，工業(yè)用鋰電池得到了不小的改進。但從 1991 年到 2011 年，鋰電池的能量密度提升了一倍，達到了大約 200-300 瓦時每千克的水平，同時，這種改進帶來的增長曲線正在變慢。

按照這個曲線，即使按照萊特電動自己預期可以滿足最低要求的電池性能，現在的電池能量密度至少需要再提升 50% 到一倍性能指標才能達標。以今天的進步速度，可能是 20 年甚至更遠的事。

另外一個選擇來自燃料電池。理論上來說，燃料電池是一個非常優(yōu)越的動力來源，比如氫燃料電池或是乙醇燃料電池，都可以用常規(guī)的燃料罐來存儲燃料，續(xù)航里程也很長。豐田制造的 Mirai 氫燃料電池車，充滿一罐氫氣的時間只要幾分鐘，續(xù)航里程可以達到 700 公里。

但是燃料電池目前不可能在民航飛機上大規(guī)模應用，一個原因是燃料電池所需的貴金屬材料比較稀缺，造價太貴，另一個是大規(guī)模的燃料電池反應堆放在飛機上不夠安全。

目前上天的電動飛機，都不適合大量載人

已經有很多原型和試驗機在電力飛機上做了許多嘗試。

NASA 和 AeroVironment 合作開發(fā)的太陽神（Helios）太陽能原型機是最著名的電動飛機之一。這架無人遙控飛機長度只有 3.6 米，相當于一臺奔馳 Smart 微型車，但翼展非常大，超過了 75 米，比翼展 65 米的波音 747 客機還要寬，看上去就像一根會飛的尺子。

太陽神的機翼表面覆蓋了太陽能電池，同時有鋰電池存儲多余的電力，有 14 具 2 馬力的電動發(fā)動機驅動飛機。根據設計，這架飛機可以飛到 30000 米高，同時續(xù)航可以達到幾個月之久。

2001 年，太陽神飛機試飛成功，飛行高度最高達到 29524 米，打破了固定翼飛機的世界紀錄，并且保持了超過 40 分鐘。相比之下，正常民航飛機飛行的高度大概是 9000 米左右。在 30000 米這個高度上，太陽神可以避開所有氣流、陰雨等大氣活動，實際上已經變成了一臺大氣層中的衛(wèi)星，這也是太陽神的設計初衷。

2003 年，太陽神飛機的改進版，動力系統(tǒng)更換為氫燃料電池的第二代原型機在試飛起飛階段因為氣象原因失事解體。

電動飛機當然也有可以載人的。2014 年空中客車在法國范堡羅航展上展出了一臺叫做 E-Fan 的雙座小型飛機，這架飛機由鋰電池電力驅動，機翼后方安裝了兩臺 60 千瓦的電動機用來驅動涵道風扇，可以提供 1 小時的續(xù)航時間。

E-Fan 在范堡羅航展上的試飛很成功。在空中客車的計劃中，E-Fan 未來的改進型上會有一些有趣的設計，比如起落架輪就像汽車一樣是有動力的，可以在起飛時用輪子加速到約 60 公里再利用電動發(fā)動機起飛，以節(jié)省電力——不然就需要全程靠螺旋槳煽起的風在地面推動飛機到起飛速度，這是最耗能的階段。

空中客車設計 E-Fan 的長期發(fā)展目標是從這架用于訓練的兩座鋰電池發(fā)飛機開始，發(fā)展出續(xù)航更長，四個座位，換裝煤油燃料電池的輕型飛機，最終目標是在 2020 年之后完成一種 90 個座位，可以投入商業(yè)運營的電動支線客機。

但因為電動飛機的相關進展太慢，E-Fan 計劃在 2017 年 4 月被取消，空中客車轉向了傳統(tǒng)發(fā)動機加混合動力，比如裝著電動輪子飛機的研發(fā)。

還有另外一架電動飛機走得更遠。

2016 年 7 月，瑞士探險家貝特朗·皮卡爾和安德烈·波許博格主導的太陽能飛機項目“陽光動力 2 號”（Solarimpulse 2）累計歷時 558 小時，分成 17 段航程完成了環(huán)球飛行。

這架飛機由“陽光動力”項目組設計制造，翼展 71.9 米，機翼上安裝了 11628 塊柔性單晶硅太能能電池，總面積 200 平方米。這些電池給總共 86 千瓦時的鋰離子電池充電，驅動四臺約 7 千瓦的電動機在白天和夜晚不間斷運行。

陽光動力 2 號 2015 年 3 月 9 號從阿聯(lián)酋阿布扎比出發(fā)，歷經 13 小時抵達安曼的 馬斯喀特，稍作停留之后飛往印度艾哈邁達巴德。之后的路程途徑印度瓦拉納西、緬甸曼德勒、中國重慶、日本名古屋、美國夏威夷等等地點，最終回到阿布扎比。這 17 段航段中大部分航程時間在 20 個小時以內，但少部分航段的時間長達數天：從南京飛往名古屋歷時 44 小時，從名古屋飛往夏威夷歷時 117 小時，從夏威夷飛往加州歷時 62 小時。

這架飛機之所以分段航行，除了項目本身是希望前往世界各地宣傳清潔能源之外，主要原因是這架飛機總重只有 2.3 噸，更像一臺動力滑翔機，更容易受氣流影響，所以飛行員必須長期保持駕駛狀態(tài)。在橫跨太平洋的 117 小時飛行中，也就是超過 5 個日夜的飛行中，飛行員必須以一種駕駛兩個小時，睡覺 20 分鐘的特殊模式來完成飛行。

換句話說，這架飛機的動力部分足以支持它一直在天上飛，但控制系統(tǒng)不夠完善，飛行員堅持不了那么長時間。

關于“陽光動力 2 號”，有一件很有趣的事情。2015 年 3 月 31 日凌晨，陽光動力 2 號接近重慶江北機場。在降落之前，陽光動力 2 號在空中遭遇了強風。駕駛員貝特朗·皮爾卡被地面告知，他當時的地速，也就是飛機相對于地面的絕對速度是 -20 公里每小時。也就是說，這架飛機的速度比當時的風速還要慢。

實際上，包括 NASA 太陽神、陽光動力 2 號在內的長續(xù)航太陽能電力飛機，都采用的相似的設計，與其說他們是飛機，不如說是動力滑翔機。

很顯然，買機票出行的乘客不能接受這樣的速度。

在之前的一次采訪中，空中客車的首席技術官 Paul Eremenko 曾表示，如果動力系統(tǒng)發(fā)生革命， 未來的民航飛機將不再采用現在這種樣子，外形可能會發(fā)生較大改變。

他說，如果未來的混合動力發(fā)動機小型化，一架飛機就可能安裝很多個發(fā)動機。如此一來，飛機現在的機翼-機身結構可能會被替代，變成協(xié)和式飛機的三角翼或是 NASA X-48 實驗飛機那樣的翼身融合結構。

空中客車目前已經在飛機的能源改變上做了一些嘗試。今年 3 月，空中客車已經宣布和西門子達成合作，會在混合動力民航飛機方面聯(lián)合開發(fā)。

Paul Eremenko 同時說，全電動化大型商業(yè)用飛機受能量存儲技術，也就是電池技術的限制，現在談論還為時尚早。

類似大號無人機的空中的士是大公司的目標

稍微近一點的是電動飛行的士。

在電影《第五元素》里，未來的紐約已經變成了一座立體城市，經典的黃色的士已經變成了飛船，不同的車道變成了在空中不同高度層飛行。

這差不多就是 Uber 4 月底召開飛行大會的目標。會上，Uber 宣布會和貝爾直升機合作，聯(lián)合開發(fā)用于城市空中通勤的自動交通系統(tǒng)。在 Uber 的設想里，電動無人飛行器也是汽車的代替，但并不按照汽車的方式來前進。

Uber 設想，當飛行技術和自動駕駛技術成熟之后，鬧市區(qū)的樓頂和城郊的住宅區(qū)會創(chuàng)建能容納數艘電動飛行器的停機坪，用戶只需要像今天的用手機叫車一樣呼叫一架飛車就可以快速通勤。

同樣的，空中客車的的計劃也是如此。2017 日內瓦車展上，空中客車展出了一個叫做 Pop.Up 的電動個人飛行器的原型。

這臺被稱為電動汽車的載具目前還是一臺靜態(tài)展示模型，外形看起來很熟悉：四個帶函道的旋翼田字形排列，下方有一個成員吊艙，看起來完全就是大疆“精靈”航拍無人機的放大版。

這種設計非常普遍，在 2016 年的 CES 展會上，中國玩具無人機廠商億航也展出了一個非常類似的東西。

目前，有創(chuàng)業(yè)公司的原型個人飛行器采用了類似的傾轉旋翼設計。德國慕尼黑的百合航空（Lilium Aviation）4 月份曾成功試飛了他們的原型機。

這臺飛機是雙座、電動、垂直起降結構，由機翼和機身前部共 36 臺小型涵道風扇提供動力，起飛階段風扇朝下，平飛階段風扇轉向后方。百合航空宣稱，這架飛機可以續(xù)航 300 公里，速度可以達到 300 公里每小時。

但這架飛機看上去也很不靠譜。Embry-Riddle 航空大學的空氣動力學家 Charles Eastlake 說，這架飛機的性能言過其實，因為區(qū)區(qū) 600 公斤的起飛重量，所包含的電池無法驅動這架 450 馬力的飛機飛行一小時。實際上，裝了超過 900 公斤電池的特斯拉 Model S，也只能在地上跑 400 公里而已。

但這樣的設計確實看上去是飛行汽車的方向：垂直起降而不需要跑道，乘員艙不用太大，像轎車一樣能坐 2-4 個人就足夠了，同時續(xù)航也無需太長，因為城市通勤一半也就在 100 公里以內。

要達到垂直起降、同時兼顧飛行速度的需求，波音和貝爾直升機聯(lián)合研發(fā)的 V-22 魚鷹傾轉旋翼機設計會比大疆更合適。

V-22 有兩具旋翼，起飛的時候旋翼向上垂直起飛，之后旋翼會旋轉朝向前方，飛機的飛行姿態(tài)就變成了固定翼飛機，從而實現比直升飛機更好的飛行性能。

但這件事實現并不容易，因為人類并不真正理解飛行背后的原理。廣泛流傳的飛行理論：飛機能飛是因為機翼上下表面的表面積不同，空氣流過產生壓力差讓飛機起飛。這種理論已經被 NASA 自己的研究結果否定。直接的反證是戰(zhàn)斗機頭朝下也可以飛行，理論上來說這時候機翼無法產生升力。

所以盡管航空業(yè)通過大量實驗驗證了各種不同飛機設計的飛行效果。但每當一個新設計出現，還是需要非常多的測試，實際經歷各種極限狀況，才能保證安全。這個過程還不能完全在實驗室用計算機仿真解決。

V-22 魚鷹的研發(fā)因為是全新的領域，就曾遇到重大波折。1997 年開始，魚鷹在原型機階段發(fā)現飛機因為結構，容易陷入渦環(huán)效應導致墜毀，發(fā)生了三次重大事故，造成 20 多名士兵和工程人員喪生，這個故障后來得到解決。

軍人在訓練中喪生，飛機在試飛階段死亡都是令人遺憾但預期中可能發(fā)生的損失。但叫的士不一樣。

這也是為什么載人航空監(jiān)管如此嚴苛。

尤其是在 Uber 們設想的場景里，空中的士要在城市里飛行，地面的行人和建筑物里的居民都會受到事故的威脅，這樣的設備要投入商業(yè)化運營，時間表將會是難以估計的。

至今美國、中國連商用無人機立法都還沒完成。更別提至少幾百公斤重的載人飛行器。

雖然空客宣布了一個 2020 年的計劃，但這只是首飛。它的 CTO Paul Eremenko 曾在采訪中表示，空客計劃中的 Vahana 電動個人飛行器會在兩年內首次飛行，但是投入商業(yè)運營還有很長時間。

最快到來的電動飛機大概是個玩具

在這一大堆公司里，進展最快，看起來最可能的就是名字同樣有野心的 Kitty Hawk（小鷹）了。1900 年，萊特兄弟來到北卡羅來納州小鷹鎮(zhèn)，開始測試動力滑翔機，最終在 1903 年，飛行者 1 號（Flyer I ）試飛成功，成為人類歷史上第一架可以控制的動力飛機。

拉里·佩奇的投資的這家“小鷹”公司，要的東西其實很簡單：一臺大玩具。

目前已經試飛成功的原型機像一輛摩托車大小，成員一人，有六個旋翼提供動力，但是不能飛的很高，離地距離也就是 2-3 米。這架飛行器的結構實際上比大疆的無人機還要簡單：除了旋翼部分由電腦控制平衡，它沒有無線電遙控，沒有避障雷達，成員騎在上面用手柄操作，相當于一臺手動無人機。

小鷹的用途也很簡單，比如野營時候的游樂等等，不會真的有人把它當作交通工具。小鷹公司宣布，他們的這架大玩具這架飛機會在 2017 年底開始售賣。

如果一切順利，小鷹大概會成為跳傘、滑翔傘的東西讓人拍照發(fā)朋友圈。大概就是最接近我們生活的電動飛機了。

至于乘一架電動支線客機降落在機場，而后叫一輛飛行 Uber 或者滴滴回家。2017 與這個世界的距離，并沒有比 1957 接近很多。

圖片/Wikipedia

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