据空客公司2019年7月10日报道，街道上的混合动力/电动汽车越来越多，天空中的电动无人机也越来越多——发动机由热力推进向电力推进的转型正在全球范围内全面展开。那么电力推进（使用电池组或氢燃料电池提供的电能）与传统的化石燃料动力的热推进相比具有哪些优势或劣势呢？

应用场地不同，所使用的内燃机也就不同。在大型飞机和直升机上，内燃机采用涡轮机的形式。在电动汽车中，电动机由转子和定子组成。利用电力电子设备发出的电脉冲，定子在转子周围产生磁场，使其旋转，驱动车辆的传动系和转子轴等。

热推进技术的局限性

内燃机是远程旅行的理想选择，因为每千克燃料中化石燃料会产生大量的能量。换句话说，它们能够在有限的燃料质量下执行远程任务，而且化石燃料箱非常轻巧。但是它也是存在一系列缺点的，最大的问题是它们产生的排放物（NOx、CO2、颗粒等）。此外，燃料在燃烧过程汇总还会造成很大的浪费，实际应用中，有四分之三到三分之二的燃料能量转化为热能或通过废气流失。为了降低能量损耗，科学家们正在进行各种尝试，比如从高温废气中回收一些损失的能量，但这些改进最终将达到一个稳定的上限，无法再继续提升。

那么，电力推进是更优选择吗？目前的电动机和电力电子设备的性能有了很大的改善，它们的功率密度比内燃机要好。除了重量轻之外，电动机比内燃机有更大的速度范围，这就减少了对变速箱的需求。但具备这些优势的同时，它也面临一系列挑战。

电推进技术面临挑战

电能的主要挑战是不能有效地储存，至少当前的技术还达不到其要求。换句话说，需要大量的电池才能达到所需的性能。这意味着电动汽车的电池要占其空载重量的三分之一左右。

与地面车辆相比，飞机和旋翼飞行器储存能量所需的质量和体积更为关键，因为它们可能直接影响有效载荷和性能。与汽车油箱不同的是，电池在行驶过程中不会变轻——这是另一个缺点。

此外，氢燃料电池的质量和存储也存在问题。这是因为化学氢必须储存在高压下，比如气态，或者是饱和的液态氢——液态氢需要保持在-253°C左右，并且需要大型和高度绝缘的储罐。

寻找中间地带：混合电推进

此外，还有一个选择，即将两者的优点结合起来。这就是所谓的混合电推进，它使用传统内燃机与电力推进系统的组合。

空客直升机创新动力解决方案的Luca Cossetti表示：“混合动力使我们能够进行进一步优化，你可以在飞行的某些阶段使用热机，从而根据特定的情况优化其效率和消耗，并在电力需求较高时（例如在旋翼飞机起飞和着陆期间）用电力进行补偿。”

未来是光明的

那么，未来飞机的推进力会是什么样的呢？对于民用飞机和直升机来说，使用更清洁、更可持续的燃料来驱动内燃机已经成为可能：空客已经交付了使用混合可持续航空燃料的宽体A350 XWB飞机。与此同时，混合电推进系统在中型飞机和直升机上显示出巨大的应用潜力。

以空客的E-Fan X为例，在这个复杂的混合动力飞机验证机中，四个喷气发动机中的一个将被一个电动机取代。这个功率大约相当于10辆中型汽车的功率。电推进装置由发电机供电的电池提供动力，在下降过程中，发动机叶片进入风车状态以产生电力，并为电池充电。

全电力推进的前景

这种设想已经在城市交通上得到应用，从机场到市中心的路程很短，有效载荷相当于一辆出租车的需要。今天，由初创企业、汽车制造商、老牌航空公司和其他公司驾驶的150多辆城市空中交通工具（UAM）在全球处于不同的发展阶段。

这些未来的城市飞行器被设计成全电动和零排放。空客公司公司正通过开发Vahana和CityAirbus来应对这一市场，这两家公司都在推进电动垂直起降（eVTOL）飞行，这种飞行非常适合城市内部运输。

无论采取何种途径，很明显，在未来几年，生产电池和氢的方法和材料将是至关重要的。