NASA第一架電動飛機首飛在即，有哪些點值得你關(guān)注？

韓智 2023-01-24 13:40:53 來源：量子位

詹士 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

NASA第一架電動飛機，即將上天。

這架飛機名為Maxwell X-57，是NASA第一架全電動機型。

△ X-57試驗機，拍攝于NASA阿姆斯特朗飛行研究中心

根據(jù)工程師的設(shè)計，該飛機動力放棄了航空燃料，完全來自商用可充電鋰離子電池驅(qū)動電動機，這在業(yè)內(nèi)挑戰(zhàn)性極高。

為配合供能系統(tǒng)，團隊又將傳統(tǒng)的兩個大型發(fā)動機設(shè)計，變成了——14個小型發(fā)動機均勻分布在機翼兩側(cè)。這是該飛機的又一大挑戰(zhàn)性特征。

該項目副首席研究員Nick Borer表示：

我們試圖做一件雄心勃勃的事情，新型機身和新發(fā)動機設(shè)計均不常見，這兩方面都是極具挑戰(zhàn)性的工作。

根據(jù)IEEE Spectrum最新曝光，Maxwell X-57首飛時間定于2023年春夏。

一旦成功，意味著NASA在電動航空領(lǐng)域邁出第一步，考慮到20世紀(jì)后半葉NASA曾創(chuàng)下航空領(lǐng)域諸多歷史性紀(jì)錄，這也是其再次發(fā)力航空領(lǐng)域，捍衛(wèi)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位的關(guān)鍵標(biāo)志。

△ Maxwell X-57概念圖

更值得關(guān)注的是，該項目其實背后充滿坎坷，歷時7年，資金快耗盡下，連螺旋槳都砍了大半。

NASA第一架電動飛機

先來認(rèn)識一下此次首飛的主角，Maxwell X-57。

外觀上，該電動飛機由一架意大利Tecnam P2006T飛機改裝而成，機翼略作縮小。

核心參數(shù)方面，該飛機可搭載2人，翼展10米，重約1.36噸。設(shè)計參數(shù)顯示，其巡航速度277公里/小時，可飛行距離為160公里。

再看能源方面，飛機電能來自可充電的鋰離子電池，分為兩個400磅電池包，放置于機艙內(nèi)。

動力上，這架電動飛機設(shè)計也可謂獨樹一幟。

根據(jù)X-57最終設(shè)計，其動力來自機翼前部的12個小型電動螺旋槳，均勻分布在兩側(cè)，此外，機翼兩端還加裝了尺寸較大的發(fā)動機，用于抵消末端渦流帶來的阻力。

從最終設(shè)計圖能看到，X-57擁有14臺螺旋槳。

這一設(shè)計主要是為了讓飛機更高效利用能源，小螺旋槳本身及外形設(shè)計可在飛行時提供更多上升力量。在飛機達到一定高度后，小螺旋槳將停止工作。

需要注意的是，上述設(shè)計并非Maxwell X-57的最終形態(tài)。

從實地拍攝的照片能看出，其原本設(shè)計的14臺發(fā)動機被取消，X-57螺旋槳只有2臺，分布于機翼下方，靠近機身。

這背后原因，與該項目坎坷的設(shè)計研發(fā)歷程有關(guān)。

官宣至今已過去7年

Maxwell X-57項目官宣于2016年6月。

NASA局長查爾斯?博爾登在演講中，將X-57項目稱為——未來10年航空新計劃的關(guān)鍵組成部分，旨在研發(fā)先進技術(shù)減少化石燃料使用與排放，降低飛行噪音。

取得成果后，他們會將這些技術(shù)推向市場。除了這架小型X-57，NASA還同時宣布將生產(chǎn)5架大型X系列飛機。

NASA在航空方面的發(fā)力并非一時興起。早在1946年，其前身美國國家航空咨詢委員會（NACA）就研發(fā)成功時速達1600km/h的X-1試驗機，動力依靠火箭發(fā)動機。

此后，NASA的X系列飛機多次刷新各項世界紀(jì)錄。

此番X-57，是X系列時隔20年來新產(chǎn)品，也可看作NASA在數(shù)字時代面向未來，捍衛(wèi)航空領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位的組成部分。

但在具體落地中，X-57遭遇波折不少。

項目本計劃2017年就首飛，但由于反復(fù)設(shè)計修改，電池過熱隱患等問題，測試一再延期。這當(dāng)中，維持高電壓和功率輸出難度也超出項目組想象，他們還需要迭代升級防電子干擾的組件。

由于所使用的晶體管無法承受飛行中的震動及溫度，他們又不斷尋找解決方案，直到采用了新一代碳化硅MOSFET模塊，才解決問題。

項目拖到2019年，飛機地面測試才開始進行，隨之而來的疫情又導(dǎo)致飛行測試安排被打亂。

最終項目因資金不足，項目后期規(guī)劃已經(jīng)無法完成，最終，即將首飛的飛機仍為2臺螺旋槳。

面對此種境況，相關(guān)業(yè)內(nèi)人仍然認(rèn)為，他們做的事很有意義。

電動航空業(yè)咨詢公司SMG創(chuàng)始人Sergio Cecutta認(rèn)為，X系列飛機的研發(fā)本就是做前所未有的事，這當(dāng)中有曲折屬正常，但X-57已為行業(yè)奠定了基礎(chǔ)，從這個角度看，這是個成功的項目。

另值得一提的是，盡管目前小型飛機都在探索電動化，但航空業(yè)很多人認(rèn)為，目前純電動飛機距離商用落地還有很大距離，其關(guān)鍵問題在于——電池?zé)o法支撐大型寬體客機進行數(shù)千公里的飛行。

參考鏈接：
[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

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