未来飞得最快的飞机会是什么样的
电动化是未来的一大趋势。现在，不仅电动汽车、混合动力汽车风生水起，一些公司也在考虑将飞机电动化。
近日，空客、劳斯莱斯和西门子三大制造业巨头，宣布合作开发混合动力飞机。
全球多个国家都出台了2030年左右禁售燃油车的新政。虽然航空业尚未有这样的禁令，但是交通电动化是大势所趋，大型公司需要未雨绸缪。
三家公司宣布，要共同开发一款50-100人座的单通道混合动力式客机，计划在2020年完成地面测试后首飞，到2030年量产上市。
这款飞机名为“E-Fan X”，以英航BAE 146型四引擎支线飞机为原型。它计划将四台燃油发动机的其中一台，换成2兆瓦功率的电动涡扇发动机。
一旦系统成熟，将会再增加一台电力发动机。由于现有电池的重量太大，全电动飞机对现有技术的挑战太大了，因此需要逐步推进。
在三家公司的分工配合上，如图所示，空客将负责混合动力推进系统的控制架构、电池，机身和飞行控制系统的整合；劳斯莱斯负责生产涡扇发动机、2兆瓦发电机和电子设备；西门子提供2兆瓦电动机、电子控制单元、变频器、DC-DC转换器和配电系统等。
在该项目中，测试飞机的目标，是探索高功率推进系统所面临的挑战，如热效应、电推力管理、高度和动态对电力系统的影响，以及电磁兼容性问题。与此同时，该项目还将帮助培养新一代的设计师和工程师，使混合动力商用飞机离现实更近一步。
飞机电动化可以更好地保护环境，减少对化石燃料的依赖，是未来的一种趋势。欧盟委员会规定，航空业到2050年应实现二氧化碳减排60%、氮氧化物减排90%、噪音减少75%，仅靠现有技术无法达标，电动化则是一种选择。
混合动力飞机可以减少二氧化碳的排放，同时也会让飞机更安静，减少噪音。
劳斯莱斯CEO Paul Stein表示，更安静、更清洁的混合动力系统，将使机场更靠近城市地区。这有可能将运输从铁路转移到空中，并有机会连接任何两个城市。
此外，这还可以节省能源。空客飞行演示部门主管Mark Counsin估计，采用混合动力可以节约燃油达10%。
在节约能源方面，波音公司的一次试验可以提供实例的证明。
2014年，剑桥大学的研究人员和波音公司进行过一次混合动力飞机的测试。试验的飞机是商用的轻型单座飞机，采用4冲程活塞发动机和电动马达的混合动力系统，在本田的引擎基础上开发而成，加入了16个大型锂聚合物的电池组，安置在机翼特殊的隔室里。
在北汉普顿的一系列飞行试验中，该飞机会在1500英尺的高度上飞行数分钟，结果证明比仅使用燃料的飞机减少30%的能源消耗。
在混合动力飞机的研发上，除了空客之外，波音和NASA也在齐头并进。
波音今年4月投资了Zunum Aero公司，这是一家致力于开发油电混合动力飞机的初创公司。近期，波音宣布将加大对该公司的投资。Zunum Aero曾表示，有望在2022年生产混合电动飞机。
NASA也研发一款混合动力飞机。这款概念飞机看起来与波音737相似，但是在机翼上安装了较小的涡轮发动机，利用其提供部分推进力。NASA称，研究人员预计这种设计能够将燃油效率提升10%。
目前客机想要提升飞行速度的问题是，当它们达到非常高的速度时，它们产生大量的热量。因此，飞机材料需要能够承受高温，同时既能在结构上又稳定又轻。这个难题的答案可能是氮化硼纳米管（BNNTs）。NASA和宾汉姆顿大学的研究人员发现，通过硼和氮的组合产生的纳米管可以承受高达900摄氏度（1652华氏度）的温度。
今天飞机上使用的碳纳米管在400摄氏度（752华氏度）下结构退化。 BNNT可以使飞机达到5马赫（3806英里）以上的超音速。目前，BNNTs的成本约为每克1000美元左右，但预计未来十年其成本将会下降。
该物质可能会首先出现在军用飞机上 - 洛克希德·马丁已经在超音速SR-72飞机中使用这种材料，然后才能进入商用飞机。英国和法国研发的协和式喷气式客机，主要使用高温合金的铝结构，可达到1354英里每小时的超音速。由于乘客人数下降，协和式喷气式客机于2003年退休。
目前载人飞机的最高速度是1967年10月威廉·奈特（William J. Knight）创下，当时他以4520英里每小时驾驶使用火箭发动机的X-15飞机。
天下武功，唯快不破。在这个事事都追求效率的时代，时间就是金钱。各大航空公司致力于让联系更便捷，一直在进行超音速飞机的研发。
功夫不负有心人，法国的Airbus提出了Concorde 2.0的概念设计模型。这架超音速飞机的速度是音速的4倍，快达4.5马赫！它的机翼下装有冲压式喷气装置，机身头部装有涡轮喷气装置，尾部装有火箭发动机。乘坐超音速飞机的感觉，超不多就跟过山车一样刺激，从美国到英国只要1小时，正常情况下要花费7小时！北京到纽约也只要2小时，原来可是要13小时呢！
速度快了，音爆却减弱了。所谓音爆，就是物体在空气中的相对运动速度超过1马赫产生的现象。换言之，由于运动速度飞快，导致耳朵会听到雷鸣般的巨响。所以，真算是两全其美啊！
同时，当飞机以超音速飞行时，在未达到一定高度前，机身会启动火箭发动机，垂直上升飞行，宛若火箭般，直冲云霄。要想在速度这么快的飞机上，保持舒适感，靠的就是「吊床式」的座椅啦，是不是很有意思呢？
怎么样，小伙伴们想体验一下这个世界上最高的“过山车”吗？
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芯片何时可以变成沙子价格，小米为此做了哪些努力
2013年雷军在北京的一个研讨会上说过一句话：未来一定有一家芯片公司手机芯片按沙子的价格卖，并且会取得巨大成功。小米能得到几乎免费的芯片，小米高端机可能只需要500块。
而现实是这么长时间过去了，不光芯片依然贵如黄金，而且小米手机越卖越贵，已经卖到了6000元，小米公司也不再是仅仅“为发烧而生”了。
众所周知，芯片最初的原材料就是沙子，沙子是十分廉价的。但从沙子变成芯片的过程却是十分复杂的，需要具备超高的技术水平、装备许多高昂的设备和花费大量的时间，以上这些条件就决定了芯片是不可能成为廉价商品。
整个芯片制造分为三个过程：设计阶段、生产阶段、封装测试阶段。
设计阶段
设计的第一步是定制目标，确定该芯片所要达到的性能、能耗等大的指标要求；第二步是确定芯片所要适应的规范和协议；第三步是具体的芯片电路设计；第四部检查芯片功能是否满足设计目标要求，如果不满足就进行持续修改，直到达到设计目标为止。
这个过程看似很简单，其实是有着超高难度的一个环节。现在芯片制造已经达到了5nm水平，指甲盖大小的面积上要集成上百亿个晶体管，导致电路设计的难度直线上升。
小结：设计过程中使用的设计软件和测试软件的购买价格非常的高，而且芯片设计是一个长期的技术积累的过程，这个过程中需要大量人力物力和财力的持续性投入。
生产阶段
1.晶圆的制备
晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。晶圆的制备过程如下：
获取多晶硅：将沙子/石英提纯后获取高纯度的二氧化硅，二氧化硅再经过复杂脱氧和提纯的过程后获得超高纯度的多晶硅。
硅棒的制备：采用加热和旋转的方法，将晶格排列方向杂乱的多晶硅转变为晶格排列方向完全一致的单晶硅硅棒。
晶圆成型：硅晶棒再经过切段、滚磨、切片、倒角、抛光、激光刻、包装后形成了最终可以制造芯片的晶圆。
小结：这个过程的难度在于，晶圆的硅纯度要达到99.999999999%或以上，想要达到这个纯度，加工工艺的成本可想而知。
2.芯片的制造
上一步获得的晶圆在芯片加工工厂，经过上光刻胶、光刻（将设计的电路图刻在晶圆上一块很小的面积上）、离子注射（为电路注入导电材料）、电镀、晶圆切割（将晶圆切割成小的芯粒）等一系列加工后成为一粒粒的晶粒。
这个过程是整个芯片制造过程中最为复杂的部分，对加工的精度要求极高，所以对加工设备的技术要求也极高，导致设备的采购价格也很高。以光刻环节所需要的光刻机为例，最先进的EUV光刻机的售价超过了一亿美金！
小结：芯片制造环节加工的要求最高、使用的设备也最多，所有设备的采购成本都极高，这个环节是芯片成本增高的主要原因。
封装测试阶段
封装：就是将单个的晶粒固定在芯片基座上，并把晶粒上一些引接线端与基座底部伸出的插脚连接，以作为与外界电路板连接之用，最后盖上塑胶盖板进行密封。
测试：主要分为功能测试、性能测试、抗老化测试。具体有接触测试、功耗测试、输入漏电测试、输出电平测试、动态参数测试、 模拟信号参数测试等等。
小结：测试完之后，整个芯片的制作流程就算完成了。当然在封装与测试的过程中，依然离不开各类精密仪器的帮助。
小米只参与了整个芯片制造过程的第一步--电路设计，其所设计的澎湃芯片不光没有用在自家手机上，而且也没有了后续的消息。
总结：虽然芯片制造最初的原材是十分廉价的沙子，但沙子变芯片的整个过程需要很多技术要求很高的工艺和加工设备的参与，而这个过程是一个成本飙升的过程。这个过程就注定了芯片的价格不会只是沙子的价格，而是等同于黄金的价格。
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