空气中的电动机看起来与地面上的电动机相同-首先，电池将用于帮助发动机燃烧燃料
2018年5月31日，一架搭载西门子发动机的Magnus eFusion电动飞机在匈牙利坠毁 。 文章中提到了其飞行员Janusz B.，该乘客死亡。 西门子正在与地方当局合作调查事故原因。我坐在世界上最神奇的飞机之一的驾驶舱里。 这是两座轻型eFusion飞机，由
马格努斯飞机公司（
Magnus Aircraft）制造，配备有西门子公司的电动机，这是一家大型公司，以对航空业的贡献而闻名。 在飞行员打开汽车之前，我将脚从控制踏板上移开。
螺旋桨立即开始旋转，几乎变得不可见。 但与此同时，这种沉默使我们无需戴耳机就能轻松进行交流。 这是飞机由电力驱动的第一个迹象。
我们开始沿着布达佩斯草地上的一条小跑道滚动。 上午10点，晴朗的天空，远处可见农场。 突然我们跳上天空，开始陡峭地爬上来，农舍温柔地收缩。 下面的母牛甚至不抬头。 这种快速加速相当于特斯拉Model S可笑操作模式的航空性能，是电动机的另一个标志。 您立即获得了电动机的所有功能。
然后，我们潜水，偏向一侧并再次上升，将我的胃留在后面。 西门子布达佩斯研究办公室负责人GergelyGyörgyBalázs向我形容这对一架几乎没有特技飞行的简单飞机来说，似乎在我登机之前就道歉了。 对我来说幸运的是，该模型的飞行员能够进行所有特技飞行，现在该公司不营业了。
经过15分钟的振奋，电池已装满一半，不到10千瓦时，是时候着陆了。 这是电动机的最后标志。 尽管锂离子电池的机架隐藏在驾驶室前部的外壳中，但如今比几年前存储的能量要多得多，但它们并没有靠近油箱。 因此，在未来几年中，所有
电动飞机的功能都会受到短距离跳动的限制，主要是在相邻居民点之间，而不是城市之间。
航空是全球温室气体排放量的
2-3％ 。 但是它的单位体积效率非常高，因为在平流层中会散发出很多气体。 预计在接下来的几十年中，航空业在排放中所占的份额将迅速增长，航班数量将增加，其他来源（尤其是发电和汽车产生的排放）的排放量将减少。
2016年，根据联合国机构国际民用航空组织ICAO（国际民用航空组织）制定的标准，有23个国家签署了限制飞机碳排放的协议，该协议应于2020年开始。 因此，世界各地的研究人员正在研究满足这些限制的方法。
但是限于极小的距离的电动飞机又如何提供帮助呢？ 它们被认为是航空技术发展中的关键一步，它将重复从现在开始的从内燃机到电动机的汽车行业迁移。 在15年内，混合电力和燃料的混合动力客机可能会开始在中短途飞行中工作。 混合动力车会燃烧燃料，但要节制。
蓝蓝的天空概念。 Extra 330LE版本具有特技飞行能力，是西门子改造的一种轻型飞机，可以依靠电力运行。 在2016年底的早期测试中，他创造了电动飞行高度的记录，在4分22秒内爬升了3,000米。“我们可以在用电驱动的小型训练飞机的规模上产生很大的变化，因为那里的物理技术对我们不利”，
Bye Aerospace董事乔治·白说，他为西门子提供了
电动训练飞机 。 “但是，为了提高衬板所需的速度和质量，有必要切换到混合动力系统。 业界正在为此积极努力。”
到目前为止，仍需要混合动力汽车，因为尽管航空燃料每千克可提供12,500 W * h的能量，但鉴于电池和确保其安全的所有其他设备的重量，锂离子电池仅可提供160 W * h / kg的能量。
在空中饲养混合动力车需要许多技术突破。 自然，它们将作为研发计划的结果而出现。 但是，它们的实现也要归功于西门子（Siemens）所做的使电动训练飞机投入运营的尝试，并且最有可能（最重要的是，最重要的是）试图建立一种诸如空中无人机之类的城市空中出租车行业。 西门子本身正在与
空中客车直升机公司合作开展一项这样的全电气项目，即CityAirbus。 同时，空中客车公司正在开展一项
Vahana项目，该项目正在开发其硅谷子公司。 还有许多其他初创公司，包括“中国
航空” ，这是今年首次进行的客机演示，当时工程师将公司的八旋翼飞机推向了天空。
在航空领域，大多数混合动力车都是基于一致的体系结构，在该体系结构中，燃油发动机（内燃机或涡轮机）为发电机提供动力，该发电机为电动机，旋转螺旋桨和充电电池提供动力。 在这种设计中，电池提供了起飞所需的短期能量，这使技术人员可以微调燃油发动机，使其以理想的速度运转。 悬挂在飞机机翼上的大型喷气发动机仅在起飞时才以全功率运行； 大致而言，它们在其余所有时间都处于空转状态，只会增加飞机的重量。
还有其他好处。 通过混合设计在电线上分配功率，您可以仅根据大型发动机的位置将螺钉精确地定位在所需的位置，而无需配备所有组件。 一些混合动力回路试图将螺旋桨定位在飞机后面，甚至定位在垂直稳定器上。
关于杂种的两个主要财团工作。 在欧洲，空中客车公司与西门子和
劳斯莱斯公司
合作 ，建立了与CityAirbus项目不同的联盟。 在美国，波音公司和捷蓝航空是位于华盛顿州柯克兰的初创公司
Zunum Aero经营的竞争项目的一部分。 两家财团都希望在2020年代初在空中培育混合动力汽车。
空中客车公司计划从现有飞机的改良版开始，即具有100个座位的英国航空航天146，其中机翼上的四个吊船中的一个不会装有发动机，而是装有两兆瓦的电动机。 它会从由位于机身中的小型燃气轮机旋转的发电机接收能量（由于它没有空气阻力）。 如果电气系统出现故障，飞机将能够使用由传统电动机驱动的三个螺旋桨进行飞行。 空中客车
正在为下一届
国际巴黎航空展 准备混合动力车。
美国财团对此计划几乎一无所获。 2017年8月，
GE航空发布了对该概念的描述，她声称正在为制造混合动力发电机而进行的巨大工作。 在一项地面实验中，GE Aviation使用1 MW电动机旋转直径为3.3 m的螺旋桨；另一项试验则是使用GE F110发动机的压缩机为1 MW发电机提供动力，同时发动机继续提供牵引力。
在此处插入电池：此Magnus eFusion驾驶飞行员Janusz B.和本文的作者在布达佩斯附近的田野上进行演习。尽管关于这两个财团的工作的信息很少，但是从访谈中可以清楚地看出，他们侧重于四个技术类别的改进：电池容量，电动机和发电机的重量，电力电子效率，材料和框架设计。 在欧洲联盟，西门子从事电动机，发电机和电子产品的开发。 此外，该公司还修改了几架小型飞机，创建了全电动模型，并认为只有在飞机上一起使用所有零件，才能真正优化所有零件。
西门子电子飞机负责人弗兰克·安东（Frank Anton）表示：“我们在使用整个电动推进系统方面积累了经验，这涉及飞行员和螺旋桨之间的一切。” “了解这一点的唯一方法是在飞行中运用技术。”
电动机可以相对较小且重量轻，这开辟了许多可能性。 您可以在机翼上安装一堆小螺丝，然后旋转它们以方便起飞。 NASA甚至正在研究一种方案，在机翼的整个长度上安装一堆小螺钉，这些小螺钉可以正确引导空气流过地面，并提高
升力与阻力的
比率 。 结果，机翼可以做得更短更薄。
安东说：“将发动机的产生与发动机分开，突然之间，您将拥有大量不同的推力矢量化选择。”
减轻发电厂重量的关键任务取决于两件事。 首先，必须增加电池的能量密度，该能量密度将平稳增长，至少直到现代锂离子电池让位于诸如
铁-空气电池之类的全新技术之前。 其次，来自电动机和发电机的系统能量密度也应增加。 这是西门子的业务。
西门子公司
的SP260D飞机发动机位于西门子能够进行特技飞行的飞机的机头中，其重量为50千克，功率为260千瓦，惊人的5.2千瓦/千克的比重。 另一架虽然所有飞机都没有特技飞行能力，但其比例却是相同的，尽管它的尺寸是后者的一半半。 2016年，额外的首批飞机在德国公开亮相。 2017年，他创造了电动飞行记录，以340 km / h的速度打破极限。 西门子工程师正在积极努力，以进一步提高电动机的能量密度。
在布达佩斯的一个研究中心，巴拉斯将我带到实验室的工作台，并把半切好的电机零件交给了我。 这是定子的一部分-转子绕其旋转的固定部分-并在其截面中看到了铜绕组的垂直截面，彼此像砖一样匹配。 这种直接性是实现高能量水平的关键方法。 它不会留有气隙，该气隙可能会干扰电线到液冷盒的散热。 这种热量必须从电线的绝缘层中除去，否则会融化并
发生短路 。
Balash说：“我们需要圆线可以提供更均匀的传热，并且我们也希望改善电绝缘性-所有这些对于飞机发动机来说都是至关重要的。” 西门子专门从
古河电气公司订购了该电缆。 ，日本供应商。
在这里，工程师进行日常研究，以减少多余的克数/克。 这种耗时的方法使这些手工制作的宝石比任何劳力士都昂贵。 当我提起备件以估计其重量时，Balash会明显发抖。 我小心地把它放回去。
他说，在未来几年中，每年将制造数千种这种发动机用于空中出租车，正如西门子及其在该地区的所有竞争对手所预测的那样，这种发动机将像蝗虫一样席卷我们的城市。 到那时，发动机的生产成本将下降，甚至可能低于当今类似的内燃发动机的成本，内燃发动机由数百个零件组成，并进行无数复杂的机械相互作用。
但是，逐克消除多余重量的工作最终让位于革命性的改进。 其中之一发生在1980年代初，当时通用汽车公司（General Motors）和住友特殊金属公司（Sumitomo Special Metals）独立地在电机中引入了重型钕磁铁。 下一轮将与电磁体相关，电磁体的绕组将由超导线组成。
有了这样的绕组，电动发电机几乎不会以杂散热的形式损失能量-但是，只有在高温超导体出现之后，这个梦想才能实现。 现在，陶瓷材料可在
-135°C的温度下实现超导，这比原始金属的温度高100°C。 因此，设计人员可以依靠液氮来代替用不比绝对零高很多的液氦冷却导线。
西门子已经在这一概念上研究了近二十年。 最初，该公司计划在空间和重量特别重要的船舶上安装超导电动机。 而且，其引擎（用作发电机）的当前版本就是这样的机柜，其高度大于人的身高。 因此，该公司的工程师致力于将其小型化以用于航空领域。 目标功率密度为10瓦/克。 西门子没有向我展示这些进展，仅显示了带有冷却功能的大型机器的图像以及未来航空版本的示意图。
其他公司也针对此。 GE航空集团正在为美国宇航局研究低温冷却发动机，但未透露细节。 所有这些公司都保持沉默。 他们可能不想透露卡片，或者现在什么都没显示。 无论如何，
NASA估计具有至少30兆瓦或更低容量的低温系统的客机至少要到2030年代中期才会出现。
为了在混合动力系统中充分利用超导电动机和发电机的优势，有必要制造超导逆变器。 NASA正在与GE合作生产一种能以19 kW / kg的功率运行的效率为99％的设备。
仍在将电动机集成到混合动力回路中（可能使用燃气轮机旋转发电机）。 西门子工程师首先在计算机中通过交互式模拟对所有内容进行模拟，从中他们仅在屏幕上看到了几帧。 这是传统冷却机模拟的一部分。 Balash说：“这是一个顺序混合动力，仿真显示了功率分配。”
当前，燃气轮机单元主要用作电网的备用电源，其中组件的重量无关紧要。 可是
许多现代军用飞机从由喷气发动机压缩机或气流驱动的涡轮机获取电力。
似乎在节省几公斤上花费了很多精力-但在这里每件事都很重要。 电动机重量节省一公斤，可为电池节省额外的重量。 当联合航空
最近开始在比平时更轻的纸张上
打印其旅客杂志时，每间客房节省28克，或每次航班节省约5公斤，这将为公司每年节省640,000升燃油，即290,000美元。
这就是为什么像波音787这样的新型客机使用如此多的碳纤维增强聚合物的原因。 Magnus eFusion的作用相同-将飞机从机库中滚出，一个人的努力就足够了。
让我们快速前进到最终产品。 它会在十年后出现，航空公司将使用这种安静的混合动力飞机，使他们可以在夜间飞越城市。 多亏了旋转螺丝钉，它们才可以从较短的带子上摘下，可能是一年中的时候。 由于效率高和重量轻，它们将节省能源。 这意味着它们的维护和所有权将更便宜-如今的飞机情况恰恰相反，因为其维护成本比购买价格高出许多倍。
一个要注意的问题：在未来十年中，简单的混合动力飞机将仅比常规飞机更加环保。 规模经济的结果将带来切实的改善，届时混合动力飞机将允许该行业最早在2030年代改用全电动飞机。 西门子慕尼黑办事处销售和业务开发主管奥托·奥拉夫（Otto Olaf）说：“通过杂交，我们可以节省4％至20％的能源。” “如果我们使飞机完全通电，节省的费用将更大。”
同样，航空承运人对减少温室气体排放很感兴趣。 西门子的安东说：“欧盟的《
2050年飞行路线》倡议试图将排放量减少2倍以上，但是到那时，客运量应该增加一倍，因此我们至少需要提高四倍。”
尚不清楚如何精确地获得这些数字。 比较排放量的最简单方法是与乘客里程数进行比较。 考虑到可能在地面上产生并存储在电池中供以后在空中使用的预期电源，这将是更加诚实的做法。 在计算中，还必须考虑使用多少能量来生产电池，发动机，飞机的超轻碳复合材料零件以及其他所有东西。
欧洲联盟的同一倡议旨在到2050年将飞机的噪音减半。 , . , ,
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由于与全球变暖无关的原因，这将不是成功实施的第一项技术。人们购买混合动力普锐斯以节省汽油。他们买了一辆特斯拉来超越一辆保时捷。航空承运人将购买混合动力飞机，因为它们的运行安静，而且减少温室气体排放几乎被证明是副作用。但它仍然会。