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電動飛機

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Helios電力驅動無人航空載具

電動飛機是指以電力驅動的航空器,主要依靠電池燃料電池太陽能電池超級電容等技術儲存能量,並透過電動機驅動螺旋槳或渦輪提供動力。相較傳統燃油飛機,電動飛機具有零排放、低噪音等優勢,被視為減少航空業環境影響的潛在解決方案之一。

儘管電動飛機具環保優勢,但現階段仍面臨能量密度不足的問題。根據《自然·能源》(*Nature Energy*)2018年研究,鋰電池能量密度僅為航空燃油的2-3%,限制其商業化發展。目前學界與業界正探索混合動力、氫燃料電池等過渡方案,以提升續航能力。

此外,電動垂直起降機(eVTOL)及都市空中交通(Urban Air Mobility)概念的興起,推動波音、空中巴士等企業投入研發,目標是實現短程低碳運輸

發展歷程

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電動航空技術的探索可追溯至19世紀,早期應用包括電動飛船及1917年的繫留式直升機。1957年起,電動模型飛機逐漸普及,成為現代無人機(UAV)的前身。1973年,首架載人電動飛機「MB-E1」完成自由飛行,但直至21世紀初,相關技術才進入實用化階段。

2006年,德國蘭格航空(Lange Aviation)研發的「Antares E1」成為全球首款獲得欧盟航空安全局(EASA)認證的電動滑翔機,其專利機翼整合電池系統至2022年已累積超過16.5萬飛行小時,為目前電動航空領域的領先紀錄。2015至2016年間,太陽能飛機「太陽動力2號」(Solar Impulse 2)成功完成環球飛行,展現可再生能源在航空應用的可行性。

應用

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目前電動飛機主要分為兩大類: 1. **小型載人飛機**:如斯洛文尼亞Pipistrel公司的「Alpha Electro」教練機,已獲美國FAA認證,用於飛行訓練。 2. **無人機(UAS)**:廣泛應用於物流配送(如包裹運輸)、航拍、監測及通訊中繼等長航時任務。

發展史

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  • 西元1883年,Gaston Tissandier最先使用了電動機來推進飛船
  • 西元1957年,電動機被用來驅動模型固定翼飛機

實驗計畫

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1970年代與1980年代

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  • 日昇
  • 太陽升者
  • 薄紗企鵝與太陽挑戰者
  • 陽空1
  • NASA的先鋒號與赫利奧斯太陽神

1990年代

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  • 向陽
  • icare 2
  • 滑翔

2000年代

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  • 安塔里斯 20E
  • 太陽衝擊
  • APAME 伊萊翠
  • 第一AA電池動力飛機
  • 波音-FCD 計畫
  • QinetiQ微風
  • 天電花
  • 綠先鋒 I
  • 善知鳥

已生產飛機

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1990年代

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  • Alisport Silent Club

2000年代

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  • Electraflyer
  • Sonex Aircraft
  • Yuneec International E430
  • Flightstar e-Spyder
  • Lange Antares 20E