今年晚些时候，X-57 Maxwell，一款完全由电力驱动的小型实验飞机，有望翱翔蓝天。作为 NASA X 系列飞机（即实验飞机）的最新成员，X-57 的演示将用于证明该飞机的独特设计是可行的。
这款飞机被命名为“Maxwell”，以纪念 19 世纪的物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。它由一架改装过的意大利 Tecnam P2006T 燃油飞机改装而来，这是一种通常可容纳四名乘客的小型通用飞机。
NASA 阿姆斯特朗飞行研究中心该项目首席研究员肖恩·克拉克 (Sean Clarke) 表示：“电动推进技术真正令人兴奋之处在于，它为飞机设计师提供了许多新的、有趣的设计工具，我们可以利用这些工具来制造出能执行有趣任务且效率更高的飞机。”
尽管这款飞机永远不会投入生产，但行业专家们热切希望看到该飞机的技术能产生什么样的结果。以下是我们对 X-57 工作原理的了解，以及它首次飞行（NASA 的目标是今年夏初）将如何惠及航空业。
它是如何工作的？
与典型的商用飞机不同，NASA 的这款小型双座模型不依赖于装有石油产品的油箱。相反，X-57 使用可充电的锂离子电池为驱动飞机在空中飞行的电机和螺旋桨供电。该飞机重约 3000 磅，最显著的特点之一是机翼比以往的型号更小、更流畅。虽然它的翼展与普通的 Tecnam 基本相同，但飞机的纵向长度却短得多——面积比原版小了约 40%。
而且，X-57 的机翼装有 14 个电动机，而不是原型号使用的两个传统发动机。机翼上分布的 12 个较小的螺旋桨帮助飞机获得升力，而每个机翼末端的一个较大的螺旋桨则提供前进推力，帮助飞机巡航。这是该飞机在高速飞行中表现出色的一个特殊之处。
克拉克说：“翼尖的两个电机，然后沿着机翼分布的 12 个较小的电机，这是在最佳的机翼效果与更复杂的电力分配系统之间取得的一个良好折衷。”
这些电机易于制造，但与燃油发动机不同，它们使用复杂的软件或先进的电机控制器来驱动。该飞机对电力的需求与操作 eVTOL（电动垂直起降飞机）或电动垂直起降飞机所需的基本相似。
但自 2015 年以来一直参与该项目的克拉克表示，NASA 目前更关注提高飞机效率，而不是针对新的起降功能。X-57 将像典型的小型飞机一样，在跑道上起降。
克拉克说，未来，电动航空领域最令人兴奋的应用之一将是如何推动区域空中交通的发展。随着主流电动汽车的普及，通过高速公路需要几个小时的客运或货运行程可能会缩短一半。此外，随着运输和维护成本的降低，它还可以为新兴的空中出租车服务提供巨大的市场。
克拉克说：“这些相同的技术可以真正增加交通运输的可及性，尤其是在城市地区。如果我们能证明其可靠性足以让飞机设计师基于这些技术制造商用飞机，那么它将对公众获得航空服务的机会产生巨大影响。”
起飞
在位于加利福尼亚州爱德华兹的阿姆斯特朗飞行研究中心，NASA 的试飞员和工程师们多年来一直合作开发功能齐全的驾驶舱模拟器，以帮助飞行员为驾驶 X-57 做准备。据克拉克介绍，他们的表现往往会影响项目的下一步。
他说：“我们的飞行员在模拟器中做了大量工作，帮助我们不仅了解他们在飞行时是否拥有所有需要的数据，而且他们还可以提供反馈，以便我们能够更改设计，使其更适合飞行员操作这些系统所需的条件。”
[相关：黑鹰直升机首次实现无人驾驶飞行]
X-57 Maxwell 的航程约为 100 英里，起飞速度将达到关键的 58 节（约合 67 英里/小时），最大升限应为 14,000 英尺。起飞时，该飞机使用 250 千瓦的功率。巡航时，这个数字会缓慢下降，然后稳定在约 80 千瓦。
环境影响
由于 X-57 由电力和可再生能源驱动，它有望实现飞行过程中零碳排放的目标，同时降低飞行噪音。与普通飞机相比，可再生能源更清洁、更便宜，总体而言，对环境更有益。
南加州大学维特比工程学院航空航天工程学教授马蒂·布拉德利 (Marty Bradley) 表示，电动航空的进步也迫使人们努力寻找长期解决方案，以更好地跟踪我们的环境足迹。尽管 X-57 等电动汽车正在取得进展，但布拉德利预测，与混合动力汽车（由内燃机和电动机提供动力）类似，混合动力飞机的出现也为时不远。
他说：“航空业的可持续性变得越来越重要。它旨在最大限度地减少环境影响，同时仍然保持能够快速将人员和货物运往世界各地的优势。”
