现在是2018年，为什么还没有电动飞机呢?

随着电动汽车和电动卡车越来越多地出现在美国的高速公路上，这就提出了一个问题:什么时候才能将具有商业可行性的电动汽车送上天空?有很多雄心勃勃的努力制造电动飞机，包括支线客机和飞机的罐盖更长的距离。电气化已经开始启用一种类型的空中旅行是的许多一直希望，但还没有看到 -飞行的汽车。

在建设电动飞机的一个关键挑战涉及多少能量可以储存在重量上的车载能量源的给定的量。虽然最好的电池的每单位重量存储比喷气燃料的约40倍更少的能量，它们的能量的更大份额是可用于驱动运动。最终，对于给定的重量，喷气燃料包含有关14倍以上的可利用的能量而不是最先进的锂离子电池。

这使得航空电池相对较重。航空公司已经担心体重——实施行李费部分原因是为了限制飞机的载客量。公路车辆可以处理更重的电池，但也存在类似的问题。我们的研究小组分析了重量-能量权衡在电动皮卡和牵引式挂车或半卡车。

这是NASA实验性电动飞机设计的艺术化概念图，机翼上有14个马达。NASA

从电动卡车到飞行器

我们立足于与参与锂离子电池的基本化学过程的细节一起移动车辆我们对能源的一个非常准确的描述研究所需。我们发现，类似今天的柴油动力那些电动半卡车可以设计为行程可达500英里，一次充电，同时能够携带约93所有货运车次％的货物。

电池需要得到更便宜的它具有经济意义，开始了美国的运输车队转换成电能的过程之前。那看起来可能发生由21世纪20年代初。

飞行汽车是有点远，因为他们有不同的电力需求，特别是在起飞和降落。

什么是e-VTOL?

不像客机,携带个人包裹的小型电池驱动无人机在短距离，飞行时低于400脚，已经进入用途。但携带人与行李需要10倍的能量 - 以上。

我们研究了一架电池驱动的小型飞机能产生多少能量垂直起降需要。这些是典型的设计推出直像直升机在飞行过程中，通过旋转螺旋桨或整个机翼来切换到更高效的飞行模式，然后再切换回直升机模式进行着陆。它们可能是一种高效、经济的方式，可以在繁忙的城市地区通行，避免道路拥堵。

e-VTOL飞机的能源需求

我们的研究小组已经建立了一个计算沿设计的线路所需的单旅客e- VTOL电源的计算机模型正在开发。一个这样的例子是e-VTOL，重量千公斤，包括乘客。

旅程中最长的部分是在飞机模式下巡航，每英里消耗的能量最少。我们的样品e-VTOL每英里大约需要400到500瓦特时，大约相同的能量电动皮卡需要——大约是an的两倍的能量消耗电动客车轿车。

我们的示例电子VTOL需要围绕能源电动皮卡车将需要相同数量的 - 以及关于电动乘用车轿车的能耗的两倍。

然而，飞机起飞和降落需要更多的功率。无论电子VTOL多远旅行，我们的分析预测，在起飞和着陆相结合，将要求每趟8000至10000瓦时。这是大约一半在最紧凑的电动车提供能量，就像日产Leaf。

对于整个飞行，用最好的电池可今天，我们计算出的单旅客e- VTOL设计，携带人20英里或更少，大约需要每英里800至900瓦时。这大约是半卡车的一半，效率不高:如果你需要在附近城镇快速购物，你不会跳上满载卡车的驾驶室去那里。

随着电池在未来几年内不断改进，它们可能会停止工作50％以上的能源对于同样的电池的重量。这将有助于使电子VTOLS更可行的短期和中期范围之旅。但在此之前人们可以真正开始定期使用e-VTOLS一些事情是必要的。

不仅仅是能量

对于地面车辆，确定行程的有效范围是不够的 - 而不是飞机和直升机。飞机设计师还需要仔细检查电源 - 或储存能量的速度有多快是可用的。这是重要的，因为斜坡上升在喷气起飞或在直升机上向下推反重力需要更多的权力比转向轿车或卡车的车轮。

因此，电子VTOL电池必须能够以更快的速度约10倍放电比电动道路车辆的电池。当电池更快速地放电，他们得到了很多热。就像当你试图流一档电视节目，同时玩游戏和下载大文件的笔记本电脑风扇旋转起来全速，车辆电池组需要被更快时，它被要求产生更多的动力冷却。

道路车辆电池不热起来几乎一样多，而驾驶，这样他们就可以通过空气传递或具有简单的冷却剂进行冷却。一封垂直起降的出租车，但是，会产生热量上起飞的大量将需要很长的时间冷却 - 和短途旅行可能无法在登陆再度升温之前，甚至完全冷却下来。相对于电池组的尺寸，对于相同的行驶距离，通过e-VTOL电池中产生的热量在起飞和降落是远远超过电动车和semi-trucks。

卡车和轿车的设计没有任何需要从根本上改善他们的任何输出功率或它们的冷却系统。

这些额外的热量将缩短电池的使用寿命，并可能使它们更容易着火。为了保证可靠性和安全性，电动飞机将需要专门的冷却系统——这将需要更多的能量和重量。

这是电动公路车辆和电动飞机之间的一个关键区别:卡车和汽车的设计者不需要从根本上改进它们的动力输出或冷却系统，因为这样做只会增加成本，而不会提高性能。只有专门的研究才能发现电动飞机的这些重要进步。

我们的下一个研究课题将继续探讨如何提高电子商务垂直起降电池和冷却系统的要求，为有效范围和足够的动力起飞和着陆提供足够的能量 - 都不会过热。

实验电动飞机的两名乘客。美联社照片/雷米德拉Mauviniere