续航1000km很难吗？那是罗马帝国往事了

进入2021，连续三台1000km续航电动车（的PPT）迎来了海量的吃瓜群众，笔者不禁细想，为何续航如此重要呢？

今天我们不局限于电动车这个小话题，笔者想从“动力系统”的进化史角度来审视一下，续航对于我们生产生活而言，究竟有什么重要的意义。

在远古时候，文明还未诞生的时期，除非真的活不下去，不然人们并没有太多移动的需求，打打兔子摘摘果子就挺好。“活在舒适圈的人类”从非洲走到中东，走到白令海峡，再从北美走到南美，花了6万年有余，平均一年也就移动一公里。

到了农业革命之后，人类驯服了一批作物（也有学者认为是作物驯服了人类，比如尤瓦尔·赫拉利），就产生了相对低纬度的农耕文明。相对高纬度的同志们也不是不想耕田，但降水不足、天太冷的中高纬度牧场，也种不出什么鬼玩意来。

所以世界上就产生了两大类型的文明：农耕文明精通种地，单位面积产量高，但移动性不强；游牧文明精通放羊放牛，单位面积产量很低，但这帮草原游击队移动能力极强，时不时冲进农耕文明的地盘打家劫舍强抢民女。

这两种文明几千年来打得有来有回，混得好一点的游牧文明能从白令海西岸一直干到多瑙河沿岸，比如曾经不可一世的可汗们；混得不好的游牧文明被武德充沛的农民伯伯自卫反击丢了地盘丢了国家的也数不胜数，汉朝就打通了河西走廊将中原文明传播到了西域。

农耕文明靠的是人力，游牧文明靠的是畜力，后者的续航能力比前者强多了，所以我们现在把“男人当牲口使”这句话理解为对基层劳动者续航能力的赞美。

短期来看，农耕文明根本打不过游牧文明，所以我们才有了万里长城；长期来看，农耕文明生产力水平比游牧文明高实在太多了，所以游牧民族在征服农耕民族之后往往被同化掉……你中有我我中有你，你吃我的麦，我骑你的马，和谐一家人。

扯了这么多，回到今天主题：续航为何如此重要？

对畜力的广泛运用，大大提升了游牧民族的作战效率，也形成了两大文明之间的隔阂。从宏观角度来看，畜力的长续航划定了古代世界版图的基本格局。

畜力当然不是唯一决定因素，人力在陆地上干不过畜力，但在海洋上却是霸主。

现在网上对“三十年陆军、五十年空军、一百年海军”有太多的误解，总觉得现代海军的建立比陆空军难太多。实际上“百年海军”是风帆时代的概念，那时候没有全钢舰体，都靠20多米的大木头，而生产这些能造大型战舰的巨型木头，从种树开始算，你不得花个大半个世纪呀？

造巨舰用的橡树可是国家军事实力的象征，所以现在AP皇家橡树加价这么多还是情有可原的啦。（狗头表情）

好了，木头备好之后就能造船了，一条优秀的古代战舰必须是混合动力的，风向和风速合适的时候就用风帆，逆风的时候就用人力，顺风加速冲击的时候就用混合动力。

船上的食物被桨手吃掉消化成为生物能，进而成为战舰的机械能，配合风能行成续航数千公里的混合动力（船上食物吃光了就得进港补给，所以也不算无限续航），罗马帝国自然就收下了整个地中海沿岸的地，同理阿拉伯文明统治伊比利亚半岛半个世纪也是靠的水运，不然怎么跨过整个基督世界的欧洲去到西南欧。

要是不懂得用水运，那么陆上行军的损耗将非常大，一来陆路的路程远了，二来人牛马负重前行耗能极多，三来每天要停下来做饭和睡觉，四来周边随时都有敌军出来灭掉你。十字军东征，玩了9次只成了1次，就是这帮基督徒喜欢走路不喜欢划桨造成的（个人狭隘观点）。

知道了水运的好处，人们就在港口城市做起了各种国际贸易，有码头的城镇，物料和商品的价格总是比内陆的有优势，一批一批的国际贸易城市崛起，能在水上跑几个月的船只联系了东西方文明。

在第一次工业革命之前，人能掌控的动力系统非常有限，仅限于人自己的双腿双臂、被人剥削的牲口、风/洋流等自然界的流体，玩火玩了一百多万年，硬是没学会把热能转化成机械能，所以古代最长续航的动力系统只能是混动的桨帆船。

但风帆时代的续航能力还真算寒碜，郑和七次下西洋扬我国威，最远去到非洲东海岸和红海沿岸。没过多久，1453君士坦丁堡陷落，奥斯曼帝国堵住了东西方贸易通道，数学不好的哥伦布往西航行去找印度结果找到了美洲，“旗舰”圣玛利亚号居然只有130吨排水量，能跨越整个大西洋还真的有赖圣母保佑了……

各位读者有没发现，军事和贸易是长续航的最大受益者，因为农耕社会的普通民众根本没有“环游世界”的理想，也不会写辞职信“世界那么大我想去看看”烧给土地公公然后去寻找诗和远方。

大英帝国国运太好，打败西班牙无敌舰队之后，18世纪中叶工业革命带来了化石燃料内能与机械能之间的转换，只能依靠生物能和看天吃饭的时代过去了，英国人依靠不知疲惫的蒸汽机一跃成为全球唯一的超级大国，最强盛时期拥有全球1/4的土地，当今世界上只有22个国家没被英国揍过……

在此期间，最标志性的一场战争是克里米亚战争，有些媒体将其称为“第零次世界大战”，原因是第一次在战场上出现蒸汽战舰、蒸汽机车、新式线膛步枪、电报、野战医院、战地记者。

《塞瓦斯托波尔围城战》弗朗茨·鲁鲍德1904后作

古代战争不需要带那么多东西上路，马饿了就吃草补充续航，人累了就睡觉补充续航，但蒸汽机是不用休息的，这是第一场用工业对战工业的战争，农耕文明和游牧文明的对决已成过去时。

现代战争需要数以千吨计的重装备，蒸汽机车没有士兵和马匹的脾气，虽然热效率只有7%左右，但可以自带很多车皮的燃煤，到站加煤之后续航又激增，风雨无阻，日夜兼程，因此整一场克什米尔战争就是看着蒸汽机车的时刻表来打的，这一条条铁路决定了战争胜负。

美国南北战争初期就有了4.8万公里的铁路网，相当于中国2020年铁路总里程的1/3。从亚历山大三世建到尼古拉二世的西伯利亚大铁路总长9322km，相当于地球1/4周长，从莫斯科一路铺到了海参崴，行程从1年缩减到7天，修到满洲的时候就弄起了一场日俄战争。

蒸汽机与钢铁之路打开了潘多拉铁盒，带来了几乎无限续航的动力系统，也带来了史上最高效的杀人方式。

随着19世纪初发电机与电动机相继发明，世界进入电气化纪元。准确来说，19世纪是属于电池和电机的第一个光辉世纪，第二次工业革命还给英国带来了维多利亚时代（同时给全球很多国家带来了灾难）。

1802年：Dr. William Cruikshank设计了第一个便于生产制造的电池。

1836年：英国化学家John Frederic Daniell为提供稳定的放电电流对电池做了改进，此时电压终于提升到1V以上。

1859年：法国物理学家Gaston Planté发明了铅酸二次电池，这是一款伟大的化学电源，足足12V电压，可重复充电循环使用，一直玩到了21世纪，当前年销量超过半个亿。

1868年：George Leclanché开发出使用电解液的电池。

1881年：J.A.Thiebaut取得干电池专利.。

1888年：Dr. Gassner开发出第一个干电池，1896年美国开始量产干电池，如今中国年产干电池数量超过1000亿个。

1890年：爱迪生发明可充电的铁镍电池。

1896年：D型电池诞生，这也是我们越来越少用到的1号电池。

1899年：瑞典发明家Waldmar Jungner发明了镍镉电池。

电池与车辆的结合，在19世纪中页开始，20世纪前页达到顶峰。从郭睿同事编撰的《电动车坎坷发展史》（上图）上可知，1900年在美国上牌的汽车当中，电动汽车占比38%，是汽油汽车的将近2倍。

然而，汽油内燃机的快速崛起，让初期发展的电动汽车完全没有了竞争力。随着石油提炼技术的提升、油站建设的铺开，一个中心化的汽车补能网络建立而成。

由于电池储能能力的孱弱，只有数十公里的电动汽车纵使拥有尼古拉·特斯拉这种远程输电大神打造的去中心化补能网络助力（如上图文章），也无力回天。

第二次工业革命的另一项重大技术成就是内燃机的实用化。虽然电气化时代的初期并未带来任何长续航的作品，但内燃机却可以利用化石燃料的超高热值去抵消初期内燃机的超低热效率。

在20世纪初期，蒸汽汽车/机车、内燃机汽车/机车、电动汽车/机车形成了三足鼎立的行业奇相，最终内燃机汽车/机车在续航能力、污染排放、燃料成本上均有不错的优势（蒸汽机机车在下行隧道中燃烧劣质煤炭甚至毒死过450名乘客），最终一统江湖。

1927年5月21日，查尔斯·林白所驾驶的瑞恩NYP单引擎单座单翼飞机降落在巴黎布尔歇机场，将近10万巴黎人冲到机场迎接。这是人类第一次在不降落中停的情况下从新大陆（纽约）飞到旧大陆（巴黎），这架圣路易斯精神号（Spirit of St. Louis）只有223PS动力，最大起飞重量只有2.3吨，居然独自飞跃大西洋，航程5810km，耗时33.5小时。圣路易斯精神号在一个世纪成为当时的续航之王。

到了1942年4月，珍珠港事件半年后，企业号（CV-6）与大黄蜂号（CV-8）载着16架陆航的B-25去炸日本，结果因为太早被日本巡逻船发现只能提前起飞，最终15架飞往中国降落的轻量化/高油量版B-25（另1架去了苏联）居然做出了4170km的航程，几乎是原型机设计航程的2倍！

二战中最长续航的空中武器要数波音B-29“超级空中堡垒”，标准航程5663km，转场航程9010km，妥妥的洲际作战大杀器。

B-29用的是莱特R-3350星型发动机，属于比较傻大黑粗的角色，如果您也看过诺兰版本的《敦刻尔克》，一定会听过 “月光石号”道森船长的那句台词 —— “英吉利海峡上空最美妙的声音”，说的便是英国 “喷火”式战斗机所装备的V12梅林引擎。

梅林引擎由“R”型引擎演变而来，是莱斯先生离世之前参与研发的最后一款航空引擎，堪称精益求精的完美之作：其性能稳定，故障率极低，并得益于劳斯莱斯一贯的“冗余”理念，它的输出马力从二战初期的1000PS左右，到二战末期竟然能在双级增压+强悍中冷的加持下，产生超过2000PS的输出，令后期的 “喷火”式战斗机时速突破700km/h大关！

德国ME262喷气式战机的航程只有1000km左右，V2巡航导弹的航程只有320km，新式武器的续航能力都比较菜。

真正长续航的还得看传统活塞式内燃机，其中日本海军造的伊-400巨型潜艇就是内燃机续航之王，水上排水量3550吨，16节工况下可以巡航61000km（33000海里），绕地球一圈半。当然，这是水上航程，水下靠电池的话只能跑7节（弱鸡的电池技术），所以潜艇很怕猎潜艇/驱逐舰，后者动辄20节航速，追着你扔深水炸弹。

二战之后的世界进入了喷气式时代，装一台涡喷发动机的U-1侦察机最远可达8830km航程，性能强大一大截的SR-71则为4830km。

截止至2019年，民航波音777-200LR是历史上航程最长的客机，最大飞行里程有17445km，可连续飞行18小时。这是航空业所能达到的最高水平。

最强的当然要数航天业，1969年发射的土星五号火箭和阿波罗11号登月飞船，利用3000吨燃料进行了800000km的飞行，成为空中续航之王。

在陆地上，由于跳票的核能汽车未能让8000km续航成为现实，所以最长续航的车型要数背着几个大油箱的柴油货车。

船舶的续航能力因为核反应堆成功“上船”而得到质的飞跃，尼米兹级航母的反应堆只需要25年进行一次换料大修（核潜艇更麻烦因为要切割耐压壳体），福特级航母可以做到50年一次维护，直接等同于无限续航，比土星五号还要强势。

如果不涉及核反应堆呢？那么续航最长的船舶应该是可以使用LNG燃料的LNG运输船，中国目前很喜欢造这种动力形式。如果让一条阿萨利（Al Samriya）LNG运输船“油改气”，考虑到它可以装载26.7万立方米的天然气，足够供4000万人口用一个月，那么它的续航能力是……

目前海陆空跑着的交通工具都离不开内燃机，但其实相当一部分大型交通工具已经电气化了，即使是柴油机组机车，也是通过柴油机发电给电机，再驱动车辆在铁道上跑。

换个角度看，这种电传动内燃机车可以看作是“自带发电机和发电燃料的电力机车”。同理，大型船舶也常用这种驱动结构，比如瑞典沃尔沃集团和劳斯莱斯集团就比较擅长造。

随着铁路逐渐全面电气化，只要受电良好，铁道机车的续航能力理论上是无限的。同样可能无限续航的是太阳能飞机，比如Prismatic打造的持久高空太阳能飞机PHASA-35，目标是在20km的平流层上进行持续1年的飞行，可以填补飞机和卫星之间的空白。

在乘用车层面，电气化改造之后的内燃机动力系统可以提供1000km左右的续航，丰田与本田的HEV非插电式混合动力系统就是其中典例。

完全电气化之后，也就是BEV纯电动车，目前有几个厂家在冲击1000km续航大关。高镍正极、硅负极、锂金属负极、固态电解质这四条主要路线，其中前两种实现的可能性比较高（高镍正极已经在量产了），第三与第四种可能配套出现，但离量产化还需要5-10年。

FCV氢燃料电池汽车是接下来的重要突破口，但它并不是很适用于乘用车。氢燃料电池车所用的氢罐体积过大，装入乘用车之后只能提供1000km左右的续航，储氢量只能在10kg往下。

商用车是氢燃料电池发光发热的地方，一来商用车有充足空间装大氢罐，二来传统商用车的柴油机排放特别大需要加紧治理，三来加氢站基建成本八位数因此点对点运输才是出路。有了大氢罐，能量密度如此高的高压氢气可以轻易提供1000km以上的续航。

那么，哪里来那么多氢气呢？目前很多工业都会有氢气副产物，但数量太少了，我们还是需要通过专业的制氢工厂来量产，而出路很有可能是核聚变发电。环保高效的核聚变发电可以将电能储藏在电解氢当中，从而永久解决全球能源问题。

矿车们乘着中美的火箭登月，挖走100万吨氦-3中的100吨，就能发电让全球公民用一年。续航？日后有了更高压的氢罐，我们可以给乘用车装上30kg氢气，续航3000km不是梦。

将来我们将利用两大储能介质进行大容量储电：抽水蓄能电站的大水库、电解水变成氢气。

拿地球生命作为尺度来计算，人类学会使用动力的历史很短暂，人力与畜力持续了数万年，能将内能转变为往复式运动机械能的蒸汽动力也才发明了两百多年。

诚然，内燃机是当前最成熟的动力源，然而半个世纪之后可能会是燃料电池的天下。这并不打紧，实际上从蒸汽动力到核聚变堆，本质都是烧开水。

不同的是，核聚变烧的开水，能让我们无限续航下去。

（文：太平洋汽车网 黄恒乐）