
當地時間6月5日,美國佛羅里達州的澤菲爾希爾斯市立機場見證了一個歷史性時刻:試飛員兼海利歐斯航太公司的共同創辦人米格爾·伊圖爾門迪,成功駕駛「海利歐斯地平線號」升空——這是一架由固態電池驅動的固定翼飛機所進行的首次載人飛行,標誌著電動航空正式邁入固態能源時代。
雖然這趟飛行僅持續數分鐘、飛行距離有限,但其主要目的在於驗證飛機在改用新型電池後的重量平衡與系統反應。然而,其劃時代的意義遠超技術規格本身。藉由首次將固態電池從實驗室數據帶入真實飛行環境,它成為全球電動航空發展史上不可替代的里程碑。
長期以來,制約電動航空發展的核心瓶頸正是電池性能。傳統鋰離子電池依賴液態電解質傳導,其能量密度受限於材料物理學的極限,難以滿足航空業對高功率、更高安全性及輕量化設計的嚴苛要求。相較之下,固態電池以固態電解質取代液態電解質,在熱穩定性、抗衝擊性及本征安全性等方面實現了質的飛躍。更重要的是,它大幅提升了質量能量密度——這正是開啟中短程商業電動飛行的關鍵。
據資料顯示,先前「海利歐斯地平線號」所採用的鋰離子電池包能量密度為260 wh/kg;而新安裝的自主研發固態電池則已達到410 wh/kg,增幅高達57.7%。伊圖爾門迪透露,團隊正加速開發下一代產品,預計未來24個月內這一數值還將再提升約40%,逼近600 wh/kg的關鍵門檻。
充電補能系統同樣展現出工程創新的特色:該電池既可透過標準交流插座進行慢充,又能在短短15分鐘內快速充至80%容量。機翼整合了高效太陽能薄膜,同時配備再生螺旋槳系統——在滑翔與下降階段反轉螺旋槳,使其發揮風力渦輪機的作用,實現飛行中的能量回收。正如伊圖爾門迪所言:「再生式能量管理已不再只是概念,而是延長航程的關鍵途徑。」
這架飛機是基於皮普斯特爾taurus動力滑翔機深度改裝而成,搭載了一系列完全自主研發的系統,包括智慧型電池管理系統(bms)、量身打造的永磁同步電動推進單元、多層冗餘熱控架構,以及加長版太陽能強化機翼。此前,「海利歐斯地平線號」曾創下同類飛機純電動飛行高度紀錄——24,000英尺(約7,315公尺);而下一階段目標直指平流層邊緣——40,000英尺(約12,192公尺),並計畫於今年下半年啟動高空氣動與能量管理的聯合驗證工作。
全球研發用於航空領域的固態電池之競賽如今已如火如荼展開。儘管「helios horizon」率先實現了載人首飛,但絕非孤軍奮戰。中國的億航智能與inx energy合作,在其eh216垂直起降飛行器平台上展示了能量密度達480 wh/kg的鋰金屬固態電池,每次充電可提供長達48分鐘的飛行時間。catl則發表了一款能量密度高達500 wh/kg的凝聚態電池原型,並已依據航空標準啟動適航性相關測試。同時,空中巴士與雷諾也聯合宣布,計畫在2030年前後將電池能量密度提升一倍,以支持混合動力乃至全電動中程客機的研發。
目前,大多數專案仍處於技術突破階段,尚未取得適航認證。然而,「helios horizon」近期的載人飛行,首次完成了對固態電池從地面準備、起飛與爬升、飛行操控,到降落與回收等整個任務流程的全面在flight驗證,構建起一套閉環式驗證機制。這項飛行不再侷限於實驗台測試或模擬模型,而是提供了一種可重複、可量化且可稽核的評估方式,為適航認證樹立了首個實質性的基準。倘若能量密度能如預期般持續穩步提升,那麼看似普通的短途起降,很可能被銘刻為電動航空大規模應用的真正起點。