2050年的飞机长什么样？

到2050年时，空中交通量将增加七倍，温室气体排放量将增加四倍。为了解决这个问题，飞机制造商和年轻的工程师们正在设计未来的概念机型，它们可以靠电能和生物燃料提供动力。未来的飞机可能还会拥有创新的机翼设计，从大自然汲取灵感的机身形状，此外飞机还将搭载更加智能、更加小型的计算机方便操控。

01. 环保 全面电能化

布里斯托尔大学的航空航天工程研究员Ash Dove-Jay博士表示：要让航空业变得更加环保，就必须实现商用飞机的全面电能化。这样的飞机使用“绿色”电站供应的电能，不会再排放二氧化碳和氮氧化物。

要实现飞机电能化，必须克服一个重大技术难关：电池的能量密度。这个指标衡量的是一定重量的电池可以产生多少能量。

特斯拉汽车公司CEO Elon Musk说过，如果每千克电池能够产生400 wh的能量，电池和飞机总质量的比率达到0.7至0.8，那么，可以在洲内飞行的电能飞机就会变得“富有吸引力”。

鉴于锂离子电池的能量密度目前已经可以达到300Wh/kg，在未来十年内，它们确实有可能达到400Wh/ kg，因此电能飞机的普遍使用不再遥远。

空中交通量和温室气体排放量正在节节攀升，促使飞机设计师们推出新型设计。比如美国航空航天局和波音公司专家设计的这款翼身融合机型。

02. 生物燃料会成为一种替代型燃料

随着太阳能发电成本下降，以及锂离子电池价格下降。到2050年，使用传统的煤油喷气燃料就会变得过于昂贵，这种情况将大大有利于飞机的电能化。而生物燃料可能会成为飞机使用的一种替代型燃料。生物燃料可以让碳排放量减少36%至85%，具体百分比取决于种植燃料作物的土壤类型。

2009年，一种生物和煤油混合燃料通过了验证，但是由于一些小小的技术障碍，以及生物燃料生产尚未扩大到工业级水平，航空业迄今还没有积极采用这种混合燃料。Dove-Jay博士说，这种燃料未被采用的主要原因在于，它的价格还需要十年时间，才能降至与化石燃料大致相当的水平。任何新型飞机技术的采用，都需要经过从研究到设计草图，再到测试和全面整合的过程，通常会历时十年之久。

这是美国航空航天局的电能飞机概念图

03. 飞机设计将会变得面目一新

如果飞机实现了电能化，它们就不再需要笨重的推进系统和方向舵，飞机设计也就会变得面目一新。在未来，飞机的机翼形状可能与如今截然不同，甚至可能会像鸟儿的翅膀那么灵活。美国航空航天局展示过一个类似于宇宙飞船的“翼身融合”设计，而空中客车公司的2050概念机(如下图）拥有无比弯曲的机翼和非同寻常的机尾。

04. 搭载更加智能化的计算机

2050年，飞机和空中交通管制将使用更加智能化的计算机。如今，计算机技术每个小时的发展，都超过了它最初90年的发展总和。因此专家预测，到2023年，一台1000美元左右的中低端计算机，其性能就可以超越一个人的潜在脑力，到2045年，其性能将超越地球上所有人类脑力的总和。

未来飞机不仅拥有不同的机身形状，而且还会搭载更加先进的计算机，如左图中这架欧洲宇航防务集团的E-Thrust Project概念机就是如此。

过去半个世纪中，数字电子器件的维度也在迅速缩小。1970年，计算机中的晶体管大小约为1000纳米，如今已经缩减到23纳米。随着石墨烯晶体管的出现，这个数字有望在2025年进一步降至约7纳米——相当于人类红细胞的大小。

计算能力增加，电路维度减小，再与3D打印技术相结合，这意味着，足以控制飞机的超小型计算机有望在未来十年内出现。使用数字仿生“神经系统”，并在飞机上安放接收器，用来感测压力、温度和气流状态，将有助于大幅改善飞机的能效。

在未来，这些系统甚至可以结合软件和硬件机制来改变飞机的形状，使之变得更加高效。