最大全電動飛機首飛成功,飛行半小時電費5美元,這家初創想做航空業的特斯拉

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初創公司 Heart Aerospace 的最大全電動飛機 X1 完成首飛,展現出極低的能源成本(半小時約 5 美元)。面對電池能量密度瓶頸,公司戰略調整為開發混動機型 ES-30,計畫替代傳統 30-50 座支線飛機,目標降低 40% 營運成本。儘管獲得比爾·蓋茨及多家航空巨頭投資,並獲 FAA 實驗證書,但由於航空認證週期長且資金需求極大,該公司能否在 2031 年前成功商業化,將是決定其能否成為「航空版特斯拉」的關鍵。

截至 8 月 7 日當周,受地緣政治等複雜因素影響,航空業運轉不可或缺的噴氣燃油均價升至每加侖 3.50 美元,同比漲幅達 63%。對於多數中型航空公司,能源成本可佔營運成本的三成上下,燃油漲價同時也意味著票價升高、航線取消和季度業績預警。

8 月 12 日清晨,在美國紐約州北部小城普拉茨堡(Plattsburgh)的支線機場上,一架翼展 32.3 米、機身長 23.2 米的飛機,完成了從滑行、起飛、爬升,到機動、降落的全套飛行。總飛行時長約 27 分鐘,飛行高度可達約 335 米。最關鍵的是,全程沒有消耗一滴航空煤油。

這架飛機名為 X1,由初創公司 Heart Aerospace 製造,是迄今飛上過天空的最大全電動飛機。首飛結束當天,公司宣佈,此次飛行的電力消耗折合當地電價僅約 5 美元。作為對比,一架同尺寸燃油飛機完成同規格飛行,按照現在的油價計算,耗能成本約為數百美元。


用特斯拉的邏輯顛覆航空業

2013 年,在瑞典讀博的安德斯·福斯倫德(Anders Forslund)前往美國麻省理工學院(MIT)訪學,他在當地觀察到兩個關鍵趨勢:無人機技術開始規模化,特斯拉(Tesla)證明電動汽車不再只是環保主義者的幻想。站在交匯點,安德斯判斷,電氣化終將改變航空業,剩下的只是時間和路徑問題。

回瑞典後,安德斯加入由瑞典創新署(Vinnova)出資的電動航空研究項目 Elise,也結識了後來的妻子克拉拉。2018 年,兩人在哥德堡一座退役軍用機場的機庫裡創辦了航空公司 Heart Aerospace。

2019 年,Heart Aerospace 從 12,000 份申請中突圍,入選矽谷創業孵化器 Y Combinator 冬季批次。首次演示日上,安德斯用兩分鐘演講拿下瑞典風投機構 EQT Ventures 的 200 萬美元。2021 年,比爾·蓋茲(Bill Gates)創立的突破能源風險投資基金(Breakthrough Energy Ventures)為其領投 3,500 萬美元 A 輪,聯合航空(United Airlines)和梅薩航空集團(Mesa Air Group)參投;2024 年 B 輪融資 1.07 億美元;截至目前,公司累計融資約 1.92 億美元。

2025 年 4 月,Heart Aerospace 宣佈將總部遷至洛杉磯。原因在於,歐洲市場的開拓遠不及預期,即便有航空脫碳的討論,但重心一直放在提高傳統航油混摻生物燃料的比例,對電動和氫能等新路徑的支援力度有限。而更有潛力的目標客戶、投資人、供應鏈和適航監管機構都在美國。

圖 | 2019 年 YC 演示日上的創始人夫婦(來源:Heart Aerospace 官網)

用純電做驗證,混動做落地

提及電動飛機,很多人腦海中浮現的可能是電動垂直起降飛行器(eVTOL),這也是過去五年備受關注的技術概念,其產品形態更接近直升機或大號無人機,靠多個可傾轉旋翼實現垂直起降,主要面向城市短途空中計程車場景。

但 X1 要做的是電動常規起降飛行器(eCTOL),外形和機場裡停放的支線渦槳飛機基本一樣:使用固定翼構型,也需要跑道。未來,Heart Aerospace 計畫用可量產的混動機型 ES-30 替代歐美市場中營運多年的 ATR 42、薩博 340 等 30~50 座支線飛機,與波音 737 和空巴 A320 等民航客機走的是同一套認證標準。

驗證階段用純電,落地就變成混動,Heart Aerospace 為何放棄了更宏大的技術願景?

原因在於,對飛機而言,重量是最大的敵人,攜帶燃料的能量密度成了硬限制。起初,公司確實想做 19 座純電機型 ES-19。但很快,他們發現,當前技術水平下最好用的商用鋰離子電池組,能量密度最高也只能達到航空煤油的 1/75,業界公認的年改進率僅在 5% 上下。未來十年,電池都追不上化石燃料。

而且,航空規章要求飛機必須攜帶足夠抵達備降機場的能量儲備,光是讓電池承擔這一部分,重量就會讓大部分航程變成遙遠的想像。

2022 年 9 月,Heart Aerospace 轉而推出 30 座混合電動機型 ES-30:燃料承擔長途和備降需求,電池只覆蓋經濟性最優的短距離航程。

具體動力方案又經過幾輪迭代,最終在 2024 年 5 月確定為獨立混動架構,放棄標誌性的支撐翼和機腹大型電池艙等特殊設計,改用兩台現成的渦槳發動機。技術首席官(CTO)本·斯塔布勒(Ben Stabler)給出的解釋是,公司不希望把有限的資源全砸進自研渦輪發電機。

在這個架構下,ES-30 兩側機翼內外側分別安裝一台電動機和一台渦槳發動機,四台動力單元互相獨立,兩種動力系統都可以獨立驅動飛機完成飛行。純電模式下航程約 200 公里,覆蓋典型短途支線航線;打開燃油發動機後,在減載至 25 名乘客的情況下,航程可延伸至約 800 公里。

電池方面,Heart Aerospace 從 2023 年開始與英國航空防務巨頭 BAE 系統公司(BAE Systems)合作開發 ES-30 的電池包,目標是使能量密度達到商用鋰電池水平的兩倍以上。當然,這依然遠低於航空煤油。

作為一架全電驗證機,X1 的動力來自四台 400 千瓦電動機,總安裝功率 1,600 千瓦。首飛中,其全電推進系統實際輸出功率超過 1 兆瓦,可支撐 11 噸級機身起飛、爬升和機動階段的能量需求。性能參數方面。X1 的速度上限約為 259 公里/小時,飛行高度理論可達 610 米,支援單人駕駛。

事實上,電動機還擁有一個隱性優勢:噴氣發動機和渦槳發動機在高空中會損失功率,需要渦輪增壓或其他補償機制;而電動機可在任意高度輸出額定功率,這將減少機械系統的複雜度、降低維護成本。

對飛機比較瞭解的人可能會看出,X1 的機身比例有些古怪,其翼展相比常規機型長得多。原因不複雜,更長的翼展在較低速度下也能產生足夠升力,彌補電池帶來的額外重量,同時在低速下降低巡航能耗,這是電動飛機必須做出的妥協。

圖 | X1 機翼不成比例地長(來源:Heart Aerospace 官網)

借力打力:用現成技術顛覆現有產業

需要注意一點,Heart Aerospace 宣稱的 5 美元成本只涵蓋飛行中的電力消耗,並不包括地面滑行耗電、員工成本、維護和折舊費用、地面充電設施的資本開支等。而這些成本項加總,才是航空公司真正關心的數字。

對此,Heart Aerospace 的目標是,ES-30 投運後相比同級傳統支線飛機降低 40% 以上的營運成本,除了更低的單位時間能源成本,簡單的電推進系統結構也將減少維護工時和換件需求。隨著未來全球對碳排放稅、環境附加費等徵收不斷加碼,混動飛機面臨的邊際壓力將遠小於傳統飛機。

該願景顯然打動了航空巨頭。截至 X1 首飛,Heart Aerospace 已披露總額高達 94 億美元的客戶訂單承諾總額,主要來自聯合航空、加拿大航空(Air Canada)、梅薩航空集團和美國半私營支線航空公司 JSX 等。不過,在航空工業,帶有市場訊號意味的“承諾”和真金白銀砸下的“硬訂單”之間往往存在巨大落差,

在北美地區,支線航空是一個成熟且規模巨大的市場,技術難度也相較長途低,因此早有公司試圖對其進行電氣化改造。以色列公司 Eviation 一度被視為該領域最有希望的公司之一,但其 9 座全電動飛機原型 Alice 在 2022 年完成 8 分鐘首飛後再無新動向。2025 年 2 月,公司經歷大裁員,目前幾乎停擺。曾經宣佈要在 2030 年推出 186 座電動飛機的 Wright Electric 在 2023 年後也基本進入沉寂狀態。

從中可以發現,Heart Aerospace 的保守架構選擇反而成為優勢:不強求短期內做出物理不成立的架構,而是借助常規固定翼、常規起降、現成渦槳、成熟適航路徑等現有技術,瞄準一個已經存在數十年、需求明確但增長乏力的市場,試圖用電氣化對其重新定義。

前路仍長

美國聯邦航空管理局(FAA)在今年 7 月 23 日為 X1 頒發了實驗類特殊適航證書(SAC-EC),同時通過“航空可持續轉型資助計畫”(FAST)為 Heart Aerospace 提供 410 萬美元資助,用於開發 ES-30 混合電動推進系統。

接下來,公司最重要的節點是下一代原型機 X2 的首飛。前代 X1 初步跑通了 ES-30 設計的氣動外形、結構、飛控、能量管理和電推進系統在商用飛機尺度下的整合能力,但這並不是量產前的最終測試版。真正的獨立混動架構實現還要等到 X2,屆時將驗證電動機與渦槳發動機的協同工作、能量管理和飛控邏輯。

之後是預生產原型機、地面測試、試飛取證。ES-30 型號合格證目標已推遲至 2029 年後,商用營運目標定在 2031 年。這個時間表在行業中算得上激進,但現實是,由於需要從頭建立相應技術標準,全球尚無任何一款兆瓦級航空電池組通過商用航空器適航認證。

更何況,Heart Aerospace 目前的融資數額對於造飛機而言還遠遠不夠。行業歷史中比它燒錢更多的公司,倒下的比比皆是。後續能否募到足以覆蓋未來現金流缺口的資金,將直接決定它能否活到量產。

安德斯預見了特斯拉對汽車的顛覆,但在電動航空領域,Heart Aerospace 能否成為下一個特斯拉,抑或只是又一輪清潔技術泡沫破裂前最後的高光,就看 ES-30 能否飛入 2030 年之後的天空了。(DeepTech深科技)