涂明 甲子光年 2022-11-08 13:10 发表于北京

2019年12月31日深夜，北京迎来了入冬以来的最强冷空气，让许多人都早早回家，迎接新年到来。而此时，北京大兴机场依然如同往日一般繁忙，各个航班依次驶入航站。按照惯例，民航局领导也已经在机场，等候并慰问辛苦了一年的航空机组人员。尽管室外温度已经降至零下10度，但机场工作人员的内心却涌着一股热烈的感情。

他们的热情，不仅仅是因为领导带来了关怀，也因为这已经是国内众多航空公司第十个增长之年——过去十年，绝大多数国内航空公司都度过了高速增长的黄金期。这也让航空从业者们觉得，好日子还将一如既往。然而天有不测。十几天后一场疫情搅乱了人们的生活和工作节奏。从此，整个航空业陷入一场史无前例的“极度艰难”：

今年10月28日晚，中国国航发布今年三季报，净利润为-281亿元，今年以来已经日均亏损超1亿元；自2020年至今，其亏损总额已达591亿元，几乎赶上其此前10年净利润之和；

一天后的10月29日，南方航空发布今年三季报，净利润为-175.9亿元，自2020年至今，其亏损总额为405.3亿元，超过其此自2003年上市以来历年净利润之和；

再一天后的10月30日，东方航空也发布今年三季报，归母净亏损281.16亿元，自2020年至今，其亏损总额是521.3亿元，而其自1997年上市以来历年净利润之和也不过400多亿元……

国内最头部的三大航空公司都如此，这意味着整个行业已经进入一场生死的较量中。

中国国航历年净利润变化

让航空公司陷入巨亏的原因，除了新冠疫情导致的乘坐人数骤降外，还包括近年来不断上升的燃油成本。一个数据可以看出这种“恐怖”——仅2021年一年间，国际航空燃油价格便上涨了70%。要知道，对航空公司而言，燃料费用通常占总运营成本的31%左右，是最大的成本之一。遭受双重打击的航空公司，亟需抓住一根救命稻草。实际上，就在2020年初那场“冷空气”到来的1个月前，航空领域发生了一件看上去并不值得大惊小怪的事情：

2019年12月11日，加拿大Harbour Air公司的一架全电动DHC-2“eBeaver”水上飞机完成首飞，这是全电动商用飞机的第一次飞行测试。Harbour Air也计划成为全球首家拥有全电动飞机机队的航空公司。《国际航空》杂志还将其评选为2019年国际航空航天十件大事之一。说它并不值得大惊小怪，是因为电动飞机此前已经被业内讨论过多次，但始终未能得到较大的突破，因此也一直未能引起业内的重视。

但今年，一边“旧时代”的燃油航空业已经岌岌可危，另一边“新时代”的电动飞机却突然走热，据统计截至今年8月，全球已有超340个电动飞机项目正在研发，其中，中国研发项目数量接近30款。此外，国内外相关企业也纷纷完成适航验证、首飞等，并且资本也已按捺不住热情，自2021年9月至2022年5月，我国共有9家电动飞机初创企业获得了近亿元的投资——这在经济形势下行的当下，显得尤为难得。就在近日举办的在第十三届中国航展上，中航通用飞机研制的AG-EX电动垂直起降飞机（物理样机）也在珠海亮相。一个此前极少被人探究的领域——航空，正式拉开电动化的大潮。

1.疫情，压死燃油飞机的最后一根稻草？

2022年3月的伦敦依旧寒冷，在低温衬托下，坐落于伦敦市中心北部的卢顿机场更显萧条——这是英国的第六大机场，同时也是英国最大航空公司易捷航空的本部所在地。按照往常，人流密集才是这座大型国际机场的常态。然而今年的卢顿机场却客流稀疏，其中，诸多航空公司的飞行载客率均不足70%。就算其中的佼佼者易捷航空，在今年一季度的载客率也仅达到77%，较2018年低了近20%。

这意味着，每一架从该机场启航的飞机，都会有将近三分之一的座位是空着的。萧条是卢顿机场的现状，同时也是世界航空业的一个缩影。事实上，自2020年新冠爆发以来，全球各大航空公司的飞行载客率均直线下滑，并在业绩上呈现出不同程度的亏损。易捷航空是一个典型的例子，从2020年开始，它在两年半的时间里就亏掉了整整25亿欧元（合人民币约180亿元）。

面对经营压力，降低成本成为航空公司的当务之急。对航运业来说，最大的成本项就是航空燃油费用。以我国三大航空公司——国航、东航和南航为例，其燃料费用通常占总运营成本的31%左右。这意味着，如果航空公司能成功“戒”掉燃油，那么粗略计算一家公司每年可以省掉200亿元以上的成本。为了根绝燃油成本负担，一批航空公司开始尝试用更加廉价的电能取代航空燃料。降低成本，成为飞机电动化的第一个动因。

易捷航空是最积极的实践者之一，从2019年开始，易捷航空便接连宣布加大在飞机电动化技术上的投入。据CNBC报道，早在2019年6月，易捷航空就宣布与美国电动飞机初创公司莱特电气（Wright Electric）进行战略合作，支持莱特公司开发186座版的中程全电动客机。2020年初，易捷航空又宣布与法国飞机制造巨头空客合作，初期投入2000万英镑，主要用于飞机电动化设备的研发。2021年6月，易特航空CEO约翰·伦德格伦在接受采访时再次声明，称尽管受疫情影响，易特航空飞机电动化的计划有所推迟，但依旧希望能在2030年时将部分航线的燃油飞机替换成电动飞机，并在未来几年内，将替换比例提升至50%。

电动化确实可以帮助航空公司省掉燃油开支，但另一个问题是，研发并推动电动飞机取代燃油机本身就需要一笔巨额开支。这意味着，飞机电动化带来的成本优势是属于未来的利好，并无益于解决眼下的危机。据南京航空航天大学动力工程学学者刘祯介绍，真正让航空公司下定决心，在大环境艰难的当下依旧坚持飞机电动化的原因，是连续不断的油价上涨。

国际油价大幅上涨是从2021年开始的。据澎湃新闻报道，仅2021年一年间，国际航空燃油价格便上涨了70%，桶均价格高达96.1美元。到了今年，受疫情持续和俄乌战争影响，国际航空燃油价格继续飙升。据7月份举行的全国民航年中会上的数据，截至今年上半年，航空燃油桶均价格已达114美元。对比2020年油价低点，航空燃油价格在两年内翻了近5倍。与其忍受因燃油价格持续上涨而带来的成本压力，不如咬牙推动电动化替代。眼下，航空公司们正纷纷加注电动飞机。

9月27日，由以色列企业Eviation研发的全球首架全电动通勤飞机Alice宣布完成首飞，紧接着，德国艾维亚航空便宣布将从Eviation采购25架电动支线飞机，同时，德国物流巨头DHL快递也宣布，已从Eviation订购12架电动货运飞机。不仅如此，9月中旬，加拿大航空公司（Air Canada）也公开表示，将从瑞典电动飞机初创企业Heart Aerospace手中购买30架区域性电动飞机ES-30。9月底，北欧航空、冰岛航空、新西兰航空等多家航空公司都也纷纷向Heart Aerospace伸出橄榄枝，签订了ES-30机型的意向订单。

中国航空工业发展研究中心研究员王元元介绍，与航空燃油相比，采取电驱动将使飞机的能源成本降低2/3，且因为电动机的能源利用率高达90%，远高于燃油机30%的利用水平，其由技术提升而带来的降本空间也会更加可观。另外，由于电动飞机动力结构更简单，在维修、运维成本上也能得到进一步下降。综合来算，随着电动技术的完善，在未来，电动飞机5年内的生命周期总成本将比燃油飞机低70%。除了能源成本更低，促使航空公司大力发展电动飞机的另一原因在于环保需求。对此，航空电力系统航空科技重点实验室主任李开省表示，飞机电动技术的快速发展更多由社会环保需要以及国际民航运输业的环保要求推动，这种推力可能比电力带来的成本优势更大。

据国际能源协会统计，2019年，全球航空业的总碳排放量已经占到全球碳排放总量的2.8%。从2013年到2019年，民航业碳排放量的增长速度已经超出国际民航组织所预期排放额的70%，且这一增长态势还将延续；若不加以控制，到2050年，航空业的碳排放量将占到全世界总量的25%。为了减少航空业碳排放量，从而更好的应对气候变化，国际民航组织已制订了一系列计划。

2016年10月，国际民航组织在第39届大会上通过了国际航空碳抵消和减排计划（CORSIA），计划提出，航空业要在2035年实现碳达峰，并在2050年将行业碳排放量降低到2005年排放水平的50%以下。从2021年开始，该计划进入到自愿参与阶段，而到2027年，该计划将开始强制参与。此外，从去年起，欧盟的碳排放交易体系（EU ETS）也正式进入第四阶段，按该阶段的要求，欧盟将对其碳排放交易体系之外的航班使用国际航空碳抵消与减排机制，逐渐取消航空免费碳排放配额。据统计，在航空业碳排放中，航空燃油燃烧产生的排放占了79%。所以，对航空企业而言，用新能源替代传统能源只是时间问题，而电动化正是其中最主要的发展方向之一。

2.电动小飞机适航，一个开端

人们真正开始对电动载人飞机的尝试，是在50年前。1973年，德国航模制造商Heino Brditschka将镍镉电池应用在一架改装的滑翔飞机上。由此，全球第一架纯电动全尺寸载人飞机——Militky MB-E1就此诞生。尽管受制于当时电池的能量密度，这架飞机只飞行了12分钟，但它证明了纯电动飞机在技术上确实可行。此后，如何进一步提升电池能量供给能力成为技术突破的关键。

在诸多解决方法中，一个最简单的思路是——增加电池数量，一块不够，就十块。于是在1979年，一架在机翼和控制面上装有16128块光伏电池的电动飞机“太阳能挑战者号”从巴黎起飞，成为历史上第一架成功飞跃英吉利海峡的电动飞机。虽然 这一方法行之有效，但过于简陋。由于电池数量过多，飞机能源系统本身的重量就已十分巨大，除了一名驾驶员以外，已难以搭载更多的负荷，根本不具备实用性。

真正让电动飞机看到市场化可能的，是近20年来锂电池的出现和发展。2003年，德国电动飞机初创企业Lange Aviation的纯锂电池电动飞机Antares 20E获得了由欧洲航空安全局（ESEA）颁发的首部电动航空器适航证书，从此，电动航空器的商业化和量产在欧洲成为可能。李开省称，目前市场上能效最高的电力储存装置就是锂电池，其巨大的能量密度和较长的循环寿命，让电动飞机得以拥有更远的续航能力。

2012年，在一次飞机飞行速度测试比赛中，全电动飞机Long-ESA实现了326公里/小时的飞行速度，打破此前电动飞机的飞行记录，成为全世界飞行速度最快的电动飞机。在国际航空联合会的验证结果中，该飞机的性能胜过了一同参加比赛的燃油机塞斯纳号。

由此，证实了电动飞机在飞行性能上优于燃油机。