詹士发自凹非寺
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NASA 第一架电动飞机，即将上天。
这架飞机名为 Maxwell X-57，是 NASA 第一架全电动机型。
△ X-57 试验机，拍摄于 NASA 阿姆斯特朗飞行研究中心
根据工程师的设计，该飞机动力放弃了航空燃料，完全来自商用可充电锂离子电池驱动电动机，这在业内挑战性极高。
为配合供能系统，团队又将传统的两个大型发动机设计，变成了——14 个小型发动机均匀分布在机翼两侧。这是该飞机的又一大挑战性特征。
该项目副首席研究员 Nick Borer 表示：我们试图做一件雄心勃勃的事情，新型机身和新发动机设计均不常见，这两方面都是极具挑战性的工作。
根据 IEEE Spectrum 最新曝光，Maxwell X-57 首飞时间定于 2023 年春夏。
一旦成功，意味着 NASA 在电动航空领域迈出第一步，考虑到 20 世纪后半叶 NASA 曾创下航空领域诸多历史性纪录，这也是其再次发力航空领域，捍卫技术领导地位的关键标志。
△ Maxwell X-57 概念图
更值得关注的是，该项目其实背后充满坎坷，历时 7 年，资金快耗尽下，连螺旋桨都砍了大半。
NASA 第一架电动飞机
先来认识一下此次首飞的主角，Maxwell X-57。
外观上，该电动飞机由一架意大利 Tecnam P2006T 飞机改装而成，机翼略作缩小。
核心参数方面，该飞机可搭载 2 人，翼展 10 米，重约 1.36 吨。设计参数显示，其巡航速度 277 公里/小时，可飞行距离为 160 公里。
再看能源方面，飞机电能来自可充电的锂离子电池，分为两个 400 磅电池包，放置于机舱内。
动力上，这架电动飞机设计也可谓独树一帜。
根据X-57 最终设计，其动力来自机翼前部的 12 个小型电动螺旋桨，均匀分布在两侧，此外，机翼两端还加装了尺寸较大的发动机，用于抵消末端涡流带来的阻力。
从最终设计图能看到，X-57 拥有 14 台螺旋桨。
这一设计主要是为了让飞机更高效利用能源，小螺旋桨本身及外形设计可在飞行时提供更多上升力量。在飞机达到一定高度后，小螺旋桨将停止工作。
需要注意的是，上述设计并非 Maxwell X-57 的最终形态。
从实地拍摄的照片能看出，其原本设计的 14 台发动机被取消，X-57 螺旋桨只有 2 台，分布于机翼下方，靠近机身。
这背后原因，与该项目坎坷的设计研发历程有关。
官宣至今已过去 7 年
Maxwell X-57 项目官宣于 2016 年 6 月。
NASA 局长查尔斯・博尔登在演讲中，将X-57 项目称为——未来 10 年航空新计划的关键组成部分，旨在研发先进技术减少化石燃料使用与排放，降低飞行噪音。
取得成果后，他们会将这些技术推向市场。除了这架小型X-57，NASA 还同时宣布将生产 5 架大型X系列飞机。
NASA 在航空方面的发力并非一时兴起。早在 1946 年，其前身美国国家航空咨询委员会（NACA）就研发成功时速达 1600km/h的X-1 试验机，动力依靠火箭发动机。
此后，NASA 的X系列飞机多次刷新各项世界纪录。
此番X-57，是X系列时隔 20 年来新产品，也可看作 NASA 在数字时代面向未来，捍卫航空领域技术领导地位的组成部分。
但在具体落地中，X-57 遭遇波折不少。
项目本计划 2017 年就首飞，但由于反复设计修改，电池过热隐患等问题，测试一再延期。这当中，维持高电压和功率输出难度也超出项目组想象，他们还需要迭代升级防电子干扰的组件。
由于所使用的晶体管无法承受飞行中的震动及温度，他们又不断寻找解决方案，直到采用了新一代碳化硅 MOSFET 模块，才解决问题。
项目拖到 2019 年，飞机地面测试才开始进行，随之而来的疫情又导致飞行测试安排被打乱。
最终项目因资金不足，项目后期规划已经无法完成，最终，即将首飞的飞机仍为 2 台螺旋桨。
面对此种境况，相关业内人仍然认为，他们做的事很有意义。
电动航空业咨询公司 SMG 创始人 Sergio Cecutta 认为，X系列飞机的研发本就是做前所未有的事，这当中有曲折属正常，但X-57 已为行业奠定了基础，从这个角度看，这是个成功的项目。
另值得一提的是，尽管目前小型飞机都在探索电动化，但航空业很多人认为，目前纯电动飞机距离商用落地还有很大距离，其关键问题在于——电池无法支撑大型宽体客机进行数千公里的飞行。
参考链接：
[1]https://spectrum.ieee.org/electric-aviation-nasa-maxwell-x57
[2]https://www.nasa.gov/specials/X57/
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/NASA_X-57_Maxwell
[4]https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/x-57-litho-print-v4.pdf
