圖1：德國制造的Extra全特技飛機（arstechnica 攝）
電動汽車的性能非常強大，比如特斯拉Model S P90D，它只需要2.8秒就可以加速到每小時60英里，這些我們已經(jīng)見慣不慣，對于大多數(shù)人來說，電動飛機倒是鮮有耳聞?，F(xiàn)在為電動飛機開發(fā)傳動系統(tǒng)已經(jīng)開始引起一些企業(yè)的注意。
11月25日，一架德國制造的Extra全特技飛機從丁斯拉肯（Dinslaken）起飛，只用了4分22秒，電動飛機就爬升到9842英尺（3000米）。Extra打破了之前的紀錄，2014年電動飛機爬升到3000米用了5分32秒。一些分析人士預(yù)測，2030年之前將會出現(xiàn)可以搭載最多100名乘客的電動短程客機。
這樣的飛機和純粹的電動汽車可能不太一樣。飛機是混合機型，類似于雪佛蘭Volt汽車。Volt既有電力發(fā)動機，它可以為車輪提供動力，同時又可以作為發(fā)電機使用，用汽油引擎驅(qū)動?；旌蟿恿﹄妱语w機可能會用電力發(fā)動機驅(qū)動螺旋槳或者管式風扇，用燃汽渦輪發(fā)電。
要達成目標，必須制造出重量更輕、尺寸合理的電力發(fā)動機，它的動力必須比現(xiàn)有發(fā)動機更強大。波音、空客正在開發(fā)動力重量比更加出色的發(fā)動機。德國西門子也在做同樣的事，它還是領(lǐng)先者。2015年，西門子發(fā)布了SP260D電力發(fā)動機，重量只有50千克，可以生成260千瓦（348馬力）動力，它的動力重量比相當于每千克5千瓦。
西門子eAircraft主管富蘭克林 安通（Frank Anton）表示：“這是新的世界紀錄，產(chǎn)業(yè)內(nèi)使用的電力發(fā)動機動力重量比每千克只有1千瓦，汽車產(chǎn)業(yè)最好也不會超過每千克2千瓦?！?/p>
的確讓人印象深刻，不過要進一步改進電力航空技術(shù)，西門子需要測試平臺。Extra的誕生正是為了完成這一使命！
圖2：德國制造的Extra全特技飛機飛到空中（arstechnica 攝）
如果你在電視上或者現(xiàn)場觀看過紅牛航空大賽，可能已經(jīng)見到過Extra小型螺旋槳特技飛機，看到它快速穿過地面上空50英尺處的賽道。德國飛行員Walter Extra于上世紀80年代創(chuàng)辦了Extra公司，他自己開發(fā)了一架飛機參加世界特技飛行錦標賽。后來，他們開發(fā)了許多超敏捷、低機翼單翼飛機，參加世界特技飛行錦標賽和紅牛航空大賽，贏了許多獎項。
2015年，西門子開始與Walter Extra合作，用他的一架飛機開發(fā)電力發(fā)動機。原因很簡單，高性能特技飛機的運營成本比較劃算，得到了適航當局的認可，比如FAA，管狀晶格架構(gòu)使得飛機的組裝與修改很簡單。特技飛機可以向三個方向快速加速前進，挑戰(zhàn)傳動系統(tǒng)的極限，承受很大的壓力，西門子可以借機驗證電力引擎的性能和可靠性。
評估完設(shè)計之后，西門子與Extra決定將電力傳動系統(tǒng)裝進一架Extra兩座330LX飛機，這是一款全特技10G兩座飛機，安裝315馬力水平對置6氣缸Lycoming AEIO-580-B1A引擎。在引擎的原位置，團隊放進了西門子SP260D電力發(fā)動機和換流器，以及斯洛維尼亞Pipistrel制造的電池。飛機用德國MT生產(chǎn)的三葉螺旋槳推進。
SP260D重量只有50千克，因為它是用超輕掐絲鋁合金組件制造的，電池重量只有150千克，加在一起的重量與Lycoming相應(yīng)組件的重量差不多。最終，330LE的總重量約為997千克，比傳統(tǒng)330飛機重了318千克。
圖3：德國制造的Extra全特技飛機電池組件（arstechnica 攝）
今年6月，Walter Extra首次駕駛330LE飛機升上天空。在后來的飛行過程中，系統(tǒng)的功能得到驗證，包括發(fā)動機、電池冷卻技術(shù)。在電動模式下，330LE可以在天空飛行不到20分鐘。雖然它有充足的時間刷新紀錄，但是SP260D在最大性能下續(xù)航只有5分鐘，也就是剛破紀錄就沒電了。
談到330LE時Walter Extra表示，飛機沒有安裝內(nèi)燃機引擎，飛行時幾乎沒有聲音。Extra刷新了國際航空聯(lián)合會C-1b級飛機的紀錄，該類飛機的重量介于500-1000千克。之前這一級別飛機的最快爬升紀錄是BohannonB-1創(chuàng)造的，1999年，BohannonB-1只用了2分20秒爬升到3000米高空，不過BohannonB-1是一架修改版RV-4飛機，安裝LycomingIO-540引擎。
很顯然，電力傳動系統(tǒng)還有差距，它必須奮力追趕，電力傳動系統(tǒng)必須生成10兆瓦的動力，只有這樣才能讓電力大型客機飛翔。電動飛機還要克服高空的溫度與壓力問題，工程師正在努力，讓電動飛機更實用。