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2021年4月7日，美國航空航天局（NASA）于阿姆斯特朗飛行研究中心啟動了X-57麥克斯韋電動驗證機高壓地面試驗，標志著X-57演示驗證項目從部件設計和原型制造階段過渡到整機試驗階段，即將迎來首飛。X-57是NASA首型電動飛機驗證機，代表美國政府對這一新技術領域的關注。
運輸產業是全球碳排放的重要源頭。近年來，全球航空運輸量以年均近5%的速度持續增長，碳排放量持續攀升，綠色航空成為國際航空業關注的焦點，獲國際民航組織、國際航空運輸協會等組織與各航空強國的廣泛關注，成為產業競爭和技術發展的前沿領域。
電動飛機技術是實現綠色航空的關鍵技術途徑。相比于燃油、液壓等傳統能源形式，電動飛機技術顯著提高能源利用效率、改善維護性能、降低噪聲和排放，有望實現節能60%、減排90%、降噪65%的技術突破，遠高于傳統技術改進帶來的收益。美國、英國、歐盟等國家和地區通過設立專項基金、研究計劃等形式大力推動電動飛機技術發展；空客、波音、達索、通用電氣、羅爾斯?羅伊斯、賽峰、聯合技術等7家航空制造巨頭發布聯合聲明將電動飛機技術列為航空業發展“第三時代”的標志，將加大相關研發力度；商業資本廣泛投入該領域，催生了大批初創企業，涌現了超過200項電動飛機項目。
（一）美國多層面推動電動飛機發展，強化航空領先地位。
美國政府于2007年12月出臺了《航空研究與發展國家規劃》，提出了降低航空系統對環境影響、實現綠色航空的戰略目標；2019年美國白宮通過備忘錄指出優先考慮電動垂直起降飛行器的研發、適航與標準制定。
NASA規劃發展路線，建設試驗基礎設施，開展關鍵技術演示驗證。于2015年率先提出了電動飛機發展路線圖，啟動包括小型垂直起降飛行器、通用飛機、大型干支線飛機在內的3條技術路線研究。2016年啟動了X-57麥克斯韋分布式電推進驗證機計劃，目前已進入第二階段試驗（共四階段）。針對城市空運啟動的先進空運國家行動項目進入發展測試階段，支撐新興領域的需求分析與場景設計。
美國能源部資助關鍵技術攻關。2019年底啟動了電動飛機領域動力系統研究計劃，面向單通道客機需求，資助電推進系統關鍵部件和技術研究。
美國軍方預研關鍵技術，提供試驗資源。一方面通過多項預研計劃布局發電、配電等關鍵技術先期研發；另一方面為企業提供空域、試驗室等資源。2020年初公開了分布式混合電推進運輸機概念模型；2020年2月啟動了敏捷至上演示驗證項目，將政府資源和商業資本、技術高效融合。
美國聯邦航空局探索電動飛機適航流程。開發了電動飛機運行概念，調整23部等法規，并與企業合作研究認證基礎，計劃2023年首次完成電動垂直起降飛行器適航認證。
（二）英國設立專項基金，以電動飛機為經濟復蘇重要抓手。
電動飛機技術是當前英國制造業發展的重點方向，英國首相鮑里斯表示將發展電動飛機作為英國經濟復蘇和維持航空業全球領先地位的重要舉措，提出將在全球范圍內率先完成零排放遠程客機研制。
英國商業-能源與工業戰略部、航空航天技術研究所于2020年7月設立了4億英鎊的專項基金推動綠色航空發展，其中由航空航天技術研究所主導的FlyZero電動飛機計劃是重點研究領域，對電動飛機研發提供了廣泛的資助，涉及電推進系統、平臺集成、基礎設施等多個領域。
（三）歐盟持續投資電動飛機技術，支撐綠色航空發展戰略。
2008年至今，歐盟提出了“潔凈天空”“地平線2020”系列聯合技術創新計劃，開展了包括混合電推進架構、先進發電技術、電力電子技術等在內的大量電動飛機關鍵技術攻關。
歐盟主要國家（德國、法國、荷蘭等）航空研究機構積極開展合作，在氫動力系統、分布式電推進技術等領域開展了豐富的工作。歐洲航空安全局建立健全適航法規，針對電推進系統、電動垂直起降飛行器等發布認證框架、符合性方法征求意見稿。
電動飛機發展主要涉及3個領域，分別是電動垂直起降飛行器、通用飛機、干/支線飛機。
（一）城市空運成為交通新范式，廣泛吸引全球資本。
電動垂直起降飛行器的研制由市場主導，政府從適航認證和空域管理層面介入。電動飛機技術催生了城市空運（UAM）這一全新交通范式，采用電動垂直起降飛行器提供城市內部或城際空中運輸服務，成為目前民用航空領域最熱門的創新領域。面向1-4名乘客的城市內部和城際空中交通場景，產品已進入樣機飛行試驗階段。
目前，空客、波音、貝爾等飛機制造商，羅羅、賽峰等發動機制造商都已啟動了城市空運相關研發計劃。巨額商業資本也催生了大批初創企業，美國JOBY公司近期上市，融資高達16億美元。
各國政府探索相關適航流程，設計新型空運體系的運行架構及空域管理，為2023年前后產品投入市場運營提供條件。美國聯邦航空局提出了城市空運運行概念的初期版本，歐洲航空安全局發布了多份特殊條款和征求意見稿。
在民用領域之外，美國也積極推動相關技術的軍事任務應用。美國空軍與多家企業合作，提供試驗資源，開展電動垂直起降飛行器的軍用場景試飛驗證工作，推動相關技術成熟與應用
（二）通用電動飛機快速投入商業運營，并作為關鍵技術的驗證平臺。
通用飛機以其結構簡單、適航認證快速等優勢，成為電動飛機技術發展的前沿陣地，一方面快速投入商業運營、降低成本，另一方面可作為關鍵技術的驗證平臺。
在商業運營方面，電動飛機能夠有效提高平臺維護性、降低運營成本。加拿大海港航空公司與MagniX公司合作完成了全球首架商用飛機改裝電動飛機，采用功率560千瓦電機替換原有活塞發動機，正在開展補充取證（STC）工作，計劃于2022年投入短途商業運營。采用電推進系統能夠有效降低能源與維護成本，據估計采用電推進系統5年內生命周期成本較傳統動力形式可降低70-80％。
作為技術驗證平臺的典型代表是NASA的X-57驗證機與羅羅的創新精神驗證機。X-57旨在研究分布式電推進布局及相關技術，預計其巡航狀態能量效率較基線飛機可提高4倍以上。創新精神驗證機是羅羅在英國政府資助下開展的“加速飛行電氣化”平臺，采用全電推進系統和固定翼構型，設計功率400千瓦、速度480千米/時，目前已完成地面滑行試驗。
（三）干/支線飛機電氣化是綠色航空未來愿景，由國家級研究機構和傳統航空制造商主導。
囿于儲能系統的功率密度與能量密度，混合電推進技術是支/干線飛機發展的重要方向，采用儲能裝置與電機的組合提供額外的推力，運行模式靈活，能夠有效提高飛機能量使用效率；推進系統布局靈活，可采用分布式布局、翼身融合等新型設計，為飛機構型設計提供了廣闊的空間。由于技術難度大、研究周期長，目前干/支線電動飛機技術主要由大型航空制造商及政府、軍方主導研究。
支線電動飛機目前處于系統級演示驗證階段。聯合技術公司開展了支線飛機混合電推進計劃，基于龐巴迪沖-8支線飛機，使用2兆瓦級混合電推進系統替換一側的PW121渦槳發動機，預計2022年首飛。羅羅公司開展了2.5兆瓦級混合電推進系統研究，采用3千伏高壓體制，是當前航空領域容量最大的混合動力系統，目前已進入地面試驗階段。
由于功率和能量需求大、平臺復雜，干線電動飛機尚處于概念研究階段。NASA與通用電氣、波音等公司聯合提出了N3-X、STARC-ABL等多項概念方案，美國空軍研究實驗室也提出了電推進運輸機概念方案，通過超導電機、邊界層吸入、分布式推進等技術，大幅提高效率。
近年來，電動飛機成為航空業發展的焦點，能夠有效應對航空業面臨的環境挑戰，降低碳排放與噪聲，一方面提高了航空運輸業的效率，另一方面催生了城市空運等新型航空運輸業態的發展。黨的第十九屆五中全會提出了我國爭取在2060年前實現碳中和的目標，“做好碳達峰、碳中和工作”被列為重點任務，其重要性提升至國家政策層面。積極推動我國電動飛機及相關技術發展，是落實碳排放控制任務、強化我國航空業自主創新、支撐航空強國建設的有效途徑。
（航空工業發展中心 穆作棟）
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