【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】進(jìn)入2021，連續(xù)三臺(tái)1000km續(xù)航電動(dòng)車（的PPT）迎來了海量的吃瓜群眾，筆者不禁細(xì)想，為何續(xù)航如此重要呢？

　　今天我們不局限于電動(dòng)車這個(gè)小話題，筆者想從“動(dòng)力系統(tǒng)”的進(jìn)化史角度來審視一下，續(xù)航對(duì)于我們生產(chǎn)生活而言，究竟有什么重要的意義。

　　在遠(yuǎn)古時(shí)候，文明還未誕生的時(shí)期，除非真的活不下去，不然人們并沒有太多移動(dòng)的需求，打打兔子摘摘果子就挺好。“活在舒適圈的人類”從非洲走到中東，走到白令海峽，再?gòu)谋泵雷叩侥厦溃?萬年有余，平均一年也就移動(dòng)一公里。

　　到了農(nóng)業(yè)革命之后，人類馴服了一批作物（也有學(xué)者認(rèn)為是作物馴服了人類，比如尤瓦爾·赫拉利），就產(chǎn)生了相對(duì)低緯度的農(nóng)耕文明。相對(duì)高緯度的同志們也不是不想耕田，但降水不足、天太冷的中高緯度牧場(chǎng)，也種不出什么鬼玩意來。

　　所以世界上就產(chǎn)生了兩大類型的文明：農(nóng)耕文明精通種地，單位面積產(chǎn)量高，但移動(dòng)性不強(qiáng)；游牧文明精通放羊放牛，單位面積產(chǎn)量很低，但這幫草原游擊隊(duì)移動(dòng)能力極強(qiáng)，時(shí)不時(shí)沖進(jìn)農(nóng)耕文明的地盤打家劫舍強(qiáng)搶民女。

　　這兩種文明幾千年來打得有來有回，混得好一點(diǎn)的游牧文明能從白令海西岸一直干到多瑙河沿岸，比如曾經(jīng)不可一世的可汗們；混得不好的游牧文明被武德充沛的農(nóng)民伯伯自衛(wèi)反擊丟了地盤丟了國(guó)家的也數(shù)不勝數(shù)，漢朝就打通了河西走廊將中原文明傳播到了西域。

　　農(nóng)耕文明靠的是人力，游牧文明靠的是畜力，后者的續(xù)航能力比前者強(qiáng)多了，所以我們現(xiàn)在把“男人當(dāng)牲口使”這句話理解為對(duì)基層勞動(dòng)者續(xù)航能力的贊美。

　　短期來看，農(nóng)耕文明根本打不過游牧文明，所以我們才有了萬里長(zhǎng)城；長(zhǎng)期來看，農(nóng)耕文明生產(chǎn)力水平比游牧文明高實(shí)在太多了，所以游牧民族在征服農(nóng)耕民族之后往往被同化掉……你中有我我中有你，你吃我的麥，我騎你的馬，和諧一家人。

　　扯了這么多，回到今天主題：續(xù)航為何如此重要？

　　對(duì)畜力的廣泛運(yùn)用，大大提升了游牧民族的作戰(zhàn)效率，也形成了兩大文明之間的隔閡。從宏觀角度來看，畜力的長(zhǎng)續(xù)航劃定了古代世界版圖的基本格局。

　　畜力當(dāng)然不是唯一決定因素，人力在陸地上干不過畜力，但在海洋上卻是霸主。

　　現(xiàn)在網(wǎng)上對(duì)“三十年陸軍、五十年空軍、一百年海軍”有太多的誤解，總覺得現(xiàn)代海軍的建立比陸空軍難太多。實(shí)際上“百年海軍”是風(fēng)帆時(shí)代的概念，那時(shí)候沒有全鋼艦體，都靠20多米的大木頭，而生產(chǎn)這些能造大型戰(zhàn)艦的巨型木頭，從種樹開始算，你不得花個(gè)大半個(gè)世紀(jì)呀？

　　造巨艦用的橡樹可是國(guó)家軍事實(shí)力的象征，所以現(xiàn)在AP皇家橡樹加價(jià)這么多還是情有可原的啦。（狗頭表情）

　　好了，木頭備好之后就能造船了，一條優(yōu)秀的古代戰(zhàn)艦必須是混合動(dòng)力的，風(fēng)向和風(fēng)速合適的時(shí)候就用風(fēng)帆，逆風(fēng)的時(shí)候就用人力，順風(fēng)加速?zèng)_擊的時(shí)候就用混合動(dòng)力。

　　船上的食物被槳手吃掉消化成為生物能，進(jìn)而成為戰(zhàn)艦的機(jī)械能，配合風(fēng)能行成續(xù)航數(shù)千公里的混合動(dòng)力（船上食物吃光了就得進(jìn)港補(bǔ)給，所以也不算無限續(xù)航），羅馬帝國(guó)自然就收下了整個(gè)地中海沿岸的地，同理阿拉伯文明統(tǒng)治伊比利亞半島半個(gè)世紀(jì)也是靠的水運(yùn)，不然怎么跨過整個(gè)基督世界的歐洲去到西南歐。

　　要是不懂得用水運(yùn)，那么陸上行軍的損耗將非常大，一來陸路的路程遠(yuǎn)了，二來人牛馬負(fù)重前行耗能極多，三來每天要停下來做飯和睡覺，四來周邊隨時(shí)都有敵軍出來滅掉你。十字軍東征，玩了9次只成了1次，就是這幫基督徒喜歡走路不喜歡劃槳造成的（個(gè)人狹隘觀點(diǎn)）。

　　知道了水運(yùn)的好處，人們就在港口城市做起了各種國(guó)際貿(mào)易，有碼頭的城鎮(zhèn)，物料和商品的價(jià)格總是比內(nèi)陸的有優(yōu)勢(shì)，一批一批的國(guó)際貿(mào)易城市崛起，能在水上跑幾個(gè)月的船只聯(lián)系了東西方文明。

　　在第一次工業(yè)革命之前，人能掌控的動(dòng)力系統(tǒng)非常有限，僅限于人自己的雙腿雙臂、被人剝削的牲口、風(fēng)/洋流等自然界的流體，玩火玩了一百多萬年，硬是沒學(xué)會(huì)把熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，所以古代最長(zhǎng)續(xù)航的動(dòng)力系統(tǒng)只能是混動(dòng)的槳帆船。

　　但風(fēng)帆時(shí)代的續(xù)航能力還真算寒磣，鄭和七次下西洋揚(yáng)我國(guó)威，最遠(yuǎn)去到非洲東海岸和紅海沿岸。沒過多久，1453君士坦丁堡陷落，奧斯曼帝國(guó)堵住了東西方貿(mào)易通道，數(shù)學(xué)不好的哥倫布往西航行去找印度結(jié)果找到了美洲，“旗艦”圣瑪利亞號(hào)居然只有130噸排水量，能跨越整個(gè)大西洋還真的有賴圣母保佑了……

　　各位讀者有沒發(fā)現(xiàn)，軍事和貿(mào)易是長(zhǎng)續(xù)航的最大受益者，因?yàn)檗r(nóng)耕社會(huì)的普通民眾根本沒有“環(huán)游世界”的理想，也不會(huì)寫辭職信“世界那么大我想去看看”燒給土地公公然后去尋找詩(shī)和遠(yuǎn)方。

　　大英帝國(guó)國(guó)運(yùn)太好，打敗西班牙無敵艦隊(duì)之后，18世紀(jì)中葉工業(yè)革命帶來了化石燃料內(nèi)能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，只能依靠生物能和看天吃飯的時(shí)代過去了，英國(guó)人依靠不知疲憊的蒸汽機(jī)一躍成為全球唯一的超級(jí)大國(guó)，最強(qiáng)盛時(shí)期擁有全球1/4的土地，當(dāng)今世界上只有22個(gè)國(guó)家沒被英國(guó)揍過……

　　在此期間，最標(biāo)志性的一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)是克里米亞戰(zhàn)爭(zhēng)，有些媒體將其稱為“第零次世界大戰(zhàn)”，原因是第一次在戰(zhàn)場(chǎng)上出現(xiàn)蒸汽戰(zhàn)艦、蒸汽機(jī)車、新式線膛步槍、電報(bào)、野戰(zhàn)醫(yī)院、戰(zhàn)地記者。

《塞瓦斯托波爾圍城戰(zhàn)》弗朗茨·魯鮑德1904后作

　　古代戰(zhàn)爭(zhēng)不需要帶那么多東西上路，馬餓了就吃草補(bǔ)充續(xù)航，人累了就睡覺補(bǔ)充續(xù)航，但蒸汽機(jī)是不用休息的，這是第一場(chǎng)用工業(yè)對(duì)戰(zhàn)工業(yè)的戰(zhàn)爭(zhēng)，農(nóng)耕文明和游牧文明的對(duì)決已成過去時(shí)。

　　現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)需要數(shù)以千噸計(jì)的重裝備，蒸汽機(jī)車沒有士兵和馬匹的脾氣，雖然熱效率只有7%左右，但可以自帶很多車皮的燃煤，到站加煤之后續(xù)航又激增，風(fēng)雨無阻，日夜兼程，因此整一場(chǎng)克什米爾戰(zhàn)爭(zhēng)就是看著蒸汽機(jī)車的時(shí)刻表來打的，這一條條鐵路決定了戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)。

　　美國(guó)南北戰(zhàn)爭(zhēng)初期就有了4.8萬公里的鐵路網(wǎng)，相當(dāng)于中國(guó)2020年鐵路總里程的1/3。從亞歷山大三世建到尼古拉二世的西伯利亞大鐵路總長(zhǎng)9322km，相當(dāng)于地球1/4周長(zhǎng)，從莫斯科一路鋪到了海參崴，行程從1年縮減到7天，修到滿洲的時(shí)候就弄起了一場(chǎng)日俄戰(zhàn)爭(zhēng)。

　　蒸汽機(jī)與鋼鐵之路打開了潘多拉鐵盒，帶來了幾乎無限續(xù)航的動(dòng)力系統(tǒng)，也帶來了史上最高效的殺人方式。

　　隨著19世紀(jì)初發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)相繼發(fā)明，世界進(jìn)入電氣化紀(jì)元。準(zhǔn)確來說，19世紀(jì)是屬于電池和電機(jī)的第一個(gè)光輝世紀(jì)，第二次工業(yè)革命還給英國(guó)帶來了維多利亞時(shí)代（同時(shí)給全球很多國(guó)家?guī)砹藶?zāi)難）。

　　1802年：Dr. William Cruikshank設(shè)計(jì)了第一個(gè)便于生產(chǎn)制造的電池。

　　1836年：英國(guó)化學(xué)家John Frederic Daniell為提供穩(wěn)定的放電電流對(duì)電池做了改進(jìn)，此時(shí)電壓終于提升到1V以上。

　　1859年：法國(guó)物理學(xué)家Gaston Planté發(fā)明了鉛酸二次電池，這是一款偉大的化學(xué)電源，足足12V電壓，可重復(fù)充電循環(huán)使用，一直玩到了21世紀(jì)，當(dāng)前年銷量超過半個(gè)億。

　　1868年：George Leclanché開發(fā)出使用電解液的電池。

　　1881年：J.A.Thiebaut取得干電池專利.。

　　1888年：Dr. Gassner開發(fā)出第一個(gè)干電池，1896年美國(guó)開始量產(chǎn)干電池，如今中國(guó)年產(chǎn)干電池?cái)?shù)量超過1000億個(gè)。

　　1890年：愛迪生發(fā)明可充電的鐵鎳電池。

　　1896年：D型電池誕生，這也是我們?cè)絹碓缴儆玫降?號(hào)電池。

　　1899年：瑞典發(fā)明家Waldmar Jungner發(fā)明了鎳鎘電池。

　　電池與車輛的結(jié)合，在19世紀(jì)中頁(yè)開始，20世紀(jì)前頁(yè)達(dá)到頂峰。從郭睿同事編撰的《電動(dòng)車坎坷發(fā)展史》（上圖）上可知，1900年在美國(guó)上牌的汽車當(dāng)中，電動(dòng)汽車占比38%，是汽油汽車的將近2倍。

　　然而，汽油內(nèi)燃機(jī)的快速崛起，讓初期發(fā)展的電動(dòng)汽車完全沒有了競(jìng)爭(zhēng)力。隨著石油提煉技術(shù)的提升、油站建設(shè)的鋪開，一個(gè)中心化的汽車補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò)建立而成。

　　由于電池儲(chǔ)能能力的孱弱，只有數(shù)十公里的電動(dòng)汽車縱使擁有尼古拉·特斯拉這種遠(yuǎn)程輸電大神打造的去中心化補(bǔ)能網(wǎng)絡(luò)助力（如上圖文章），也無力回天。

　　第二次工業(yè)革命的另一項(xiàng)重大技術(shù)成就是內(nèi)燃機(jī)的實(shí)用化。雖然電氣化時(shí)代的初期并未帶來任何長(zhǎng)續(xù)航的作品，但內(nèi)燃機(jī)卻可以利用化石燃料的超高熱值去抵消初期內(nèi)燃機(jī)的超低熱效率。

　　在20世紀(jì)初期，蒸汽汽車/機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)汽車/機(jī)車、電動(dòng)汽車/機(jī)車形成了三足鼎立的行業(yè)奇相，最終內(nèi)燃機(jī)汽車/機(jī)車在續(xù)航能力、污染排放、燃料成本上均有不錯(cuò)的優(yōu)勢(shì)（蒸汽機(jī)機(jī)車在下行隧道中燃燒劣質(zhì)煤炭甚至毒死過450名乘客），最終一統(tǒng)江湖。

　　1927年5月21日，查爾斯·林白所駕駛的瑞恩NYP單引擎單座單翼飛機(jī)降落在巴黎布爾歇機(jī)場(chǎng)，將近10萬巴黎人沖到機(jī)場(chǎng)迎接。這是人類第一次在不降落中停的情況下從新大陸（紐約）飛到舊大陸（巴黎），這架圣路易斯精神號(hào)（Spirit of St. Louis）只有223PS動(dòng)力，最大起飛重量只有2.3噸，居然獨(dú)自飛躍大西洋，航程5810km，耗時(shí)33.5小時(shí)。圣路易斯精神號(hào)在一個(gè)世紀(jì)成為當(dāng)時(shí)的續(xù)航之王。

　　到了1942年4月，珍珠港事件半年后，企業(yè)號(hào)（CV-6）與大黃蜂號(hào)（CV-8）載著16架陸航的B-25去炸日本，結(jié)果因?yàn)樘绫蝗毡狙策壌l(fā)現(xiàn)只能提前起飛，最終15架飛往中國(guó)降落的輕量化/高油量版B-25（另1架去了蘇聯(lián)）居然做出了4170km的航程，幾乎是原型機(jī)設(shè)計(jì)航程的2倍！

　　二戰(zhàn)中最長(zhǎng)續(xù)航的空中武器要數(shù)波音B-29“超級(jí)空中堡壘”，標(biāo)準(zhǔn)航程5663km，轉(zhuǎn)場(chǎng)航程9010km，妥妥的洲際作戰(zhàn)大殺器。

　　B-29用的是萊特R-3350星型發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于比較傻大黑粗的角色，如果您也看過諾蘭版本的《敦刻爾克》，一定會(huì)聽過 “月光石號(hào)”道森船長(zhǎng)的那句臺(tái)詞 —— “英吉利海峽上空最美妙的聲音”，說的便是英國(guó) “噴火”式戰(zhàn)斗機(jī)所裝備的V12梅林引擎。

　　梅林引擎由“R”型引擎演變而來，是萊斯先生離世之前參與研發(fā)的最后一款航空引擎，堪稱精益求精的完美之作：其性能穩(wěn)定，故障率極低，并得益于勞斯萊斯一貫的“冗余”理念，它的輸出馬力從二戰(zhàn)初期的1000PS左右，到二戰(zhàn)末期竟然能在雙級(jí)增壓+強(qiáng)悍中冷的加持下，產(chǎn)生超過2000PS的輸出，令后期的 “噴火”式戰(zhàn)斗機(jī)時(shí)速突破700km/h大關(guān)！

　　德國(guó)ME262噴氣式戰(zhàn)機(jī)的航程只有1000km左右，V2巡航導(dǎo)彈的航程只有320km，新式武器的續(xù)航能力都比較菜。

　　真正長(zhǎng)續(xù)航的還得看傳統(tǒng)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其中日本海軍造的伊-400巨型潛艇就是內(nèi)燃機(jī)續(xù)航之王，水上排水量3550噸，16節(jié)工況下可以巡航61000km（33000海里），繞地球一圈半。當(dāng)然，這是水上航程，水下靠電池的話只能跑7節(jié)（弱雞的電池技術(shù)），所以潛艇很怕獵潛艇/驅(qū)逐艦，后者動(dòng)輒20節(jié)航速，追著你扔深水炸彈。

　　二戰(zhàn)之后的世界進(jìn)入了噴氣式時(shí)代，裝一臺(tái)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的U-1偵察機(jī)最遠(yuǎn)可達(dá)8830km航程，性能強(qiáng)大一大截的SR-71則為4830km。

　　截止至2019年，民航波音777-200LR是歷史上航程最長(zhǎng)的客機(jī)，最大飛行里程有17445km，可連續(xù)飛行18小時(shí)。這是航空業(yè)所能達(dá)到的最高水平。

　　最強(qiáng)的當(dāng)然要數(shù)航天業(yè)，1969年發(fā)射的土星五號(hào)火箭和阿波羅11號(hào)登月飛船，利用3000噸燃料進(jìn)行了800000km的飛行，成為空中續(xù)航之王。

　　在陸地上，由于跳票的核能汽車未能讓8000km續(xù)航成為現(xiàn)實(shí)，所以最長(zhǎng)續(xù)航的車型要數(shù)背著幾個(gè)大油箱的柴油貨車。

　　船舶的續(xù)航能力因?yàn)楹朔磻?yīng)堆成功“上船”而得到質(zhì)的飛躍，尼米茲級(jí)航母的反應(yīng)堆只需要25年進(jìn)行一次換料大修（核潛艇更麻煩因?yàn)橐懈钅蛪簹んw），福特級(jí)航母可以做到50年一次維護(hù)，直接等同于無限續(xù)航，比土星五號(hào)還要強(qiáng)勢(shì)。

　　如果不涉及核反應(yīng)堆呢？那么續(xù)航最長(zhǎng)的船舶應(yīng)該是可以使用LNG燃料的LNG運(yùn)輸船，中國(guó)目前很喜歡造這種動(dòng)力形式。如果讓一條阿薩利（Al Samriya）LNG運(yùn)輸船“油改氣”，考慮到它可以裝載26.7萬立方米的天然氣，足夠供4000萬人口用一個(gè)月，那么它的續(xù)航能力是……

　　目前海陸空跑著的交通工具都離不開內(nèi)燃機(jī)，但其實(shí)相當(dāng)一部分大型交通工具已經(jīng)電氣化了，即使是柴油機(jī)組機(jī)車，也是通過柴油機(jī)發(fā)電給電機(jī)，再驅(qū)動(dòng)車輛在鐵道上跑。

　　換個(gè)角度看，這種電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車可以看作是“自帶發(fā)電機(jī)和發(fā)電燃料的電力機(jī)車”。同理，大型船舶也常用這種驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，比如瑞典沃爾沃集團(tuán)和勞斯萊斯集團(tuán)就比較擅長(zhǎng)造。

　　隨著鐵路逐漸全面電氣化，只要受電良好，鐵道機(jī)車的續(xù)航能力理論上是無限的。同樣可能無限續(xù)航的是太陽(yáng)能飛機(jī)，比如Prismatic打造的持久高空太陽(yáng)能飛機(jī)PHASA-35，目標(biāo)是在20km的平流層上進(jìn)行持續(xù)1年的飛行，可以填補(bǔ)飛機(jī)和衛(wèi)星之間的空白。

　　在乘用車層面，電氣化改造之后的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)可以提供1000km左右的續(xù)航，豐田與本田的HEV非插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)就是其中典例。

　　完全電氣化之后，也就是BEV純電動(dòng)車，目前有幾個(gè)廠家在沖擊1000km續(xù)航大關(guān)。高鎳正極、硅負(fù)極、鋰金屬負(fù)極、固態(tài)電解質(zhì)這四條主要路線，其中前兩種實(shí)現(xiàn)的可能性比較高（高鎳正極已經(jīng)在量產(chǎn)了），第三與第四種可能配套出現(xiàn)，但離量產(chǎn)化還需要5-10年。

　　FCV氫燃料電池汽車是接下來的重要突破口，但它并不是很適用于乘用車。氫燃料電池車所用的氫罐體積過大，裝入乘用車之后只能提供1000km左右的續(xù)航，儲(chǔ)氫量只能在10kg往下。

　　商用車是氫燃料電池發(fā)光發(fā)熱的地方，一來商用車有充足空間裝大氫罐，二來傳統(tǒng)商用車的柴油機(jī)排放特別大需要加緊治理，三來加氫站基建成本八位數(shù)因此點(diǎn)對(duì)點(diǎn)運(yùn)輸才是出路。有了大氫罐，能量密度如此高的高壓氫氣可以輕易提供1000km以上的續(xù)航。

　　那么，哪里來那么多氫氣呢？目前很多工業(yè)都會(huì)有氫氣副產(chǎn)物，但數(shù)量太少了，我們還是需要通過專業(yè)的制氫工廠來量產(chǎn)，而出路很有可能是核聚變發(fā)電。環(huán)保高效的核聚變發(fā)電可以將電能儲(chǔ)藏在電解氫當(dāng)中，從而永久解決全球能源問題。

　　礦車們乘著中美的火箭登月，挖走100萬噸氦-3中的100噸，就能發(fā)電讓全球公民用一年。續(xù)航？日后有了更高壓的氫罐，我們可以給乘用車裝上30kg氫氣，續(xù)航3000km不是夢(mèng)。

　　將來我們將利用兩大儲(chǔ)能介質(zhì)進(jìn)行大容量?jī)?chǔ)電：抽水蓄能電站的大水庫(kù)、電解水變成氫氣。

　　拿地球生命作為尺度來計(jì)算，人類學(xué)會(huì)使用動(dòng)力的歷史很短暫，人力與畜力持續(xù)了數(shù)萬年，能將內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)式運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的蒸汽動(dòng)力也才發(fā)明了兩百多年。

　　誠(chéng)然，內(nèi)燃機(jī)是當(dāng)前最成熟的動(dòng)力源，然而半個(gè)世紀(jì)之后可能會(huì)是燃料電池的天下。這并不打緊，實(shí)際上從蒸汽動(dòng)力到核聚變堆，本質(zhì)都是燒開水。

　　不同的是，核聚變燒的開水，能讓我們無限續(xù)航下去。

（文：太平洋汽車網(wǎng) 黃恒樂）