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在航空业，大部分混合动力设计基于串行体系结构，首先是燃油引擎（内燃机或是涡轮机）驱动发电机，然后发电机为电动机提供动力，在转动推进器的同时为电池充电。在这个方案中，电池提供起飞所需的爆发动力，这样就可以让技术人员将燃料引擎调整到理想的运行速度。悬挂在机翼上的大型喷气发动机只用来保障飞机起飞，在其他时间基本都处于闲置状态，而且还增加了飞机的重量。

当然，混合动力还有其他优点。通过电缆分布动力，混合动力设计可以把推进器放在任何想放的位置，而不必将所有组件都布置在巨大的引擎附近。有些混合动力设计设想将推进器放在机身尾部，甚至放在垂直稳定翼的顶部。

目前，有两大联盟正致力于研究混合动力。在欧洲，除了“城市空中巴士”项目之外，空客公司还和西门子、劳斯莱斯组成了联盟。在美国，波音和捷蓝航空参加了由位于华盛顿柯克兰的初创公司Zunum Aero管理的一项竞争项目。两大联盟都声称将于本世纪20年代初期实现空中混合动力。

空客集团计划从改造现有飞机入手，他们选择的是英国宇航公司型号为146的一架100座飞机，在其4个翼吊短舱中，有一个放置的不是引擎，而是一个2兆瓦的电动机。机身中有一台小型燃气轮机旋转驱动发电机（可以减小空气阻力），为电动机提供动力。如果电气系统出现故障，3个传统动力推进器能保证飞机安全飞行。据报道，空客公司准备在明年的巴黎国际航空展上展示这款混合动力飞机。

美方联盟则对其计划守口如瓶。2017年8月，通用航空发布了一份白皮书，概括了其在混合动力电动发电机方面进行的实质性工作。在一次地面试验中，通用航空公司用一台额定功率为1兆瓦的电动机驱动了直径3.3米的螺旋桨。另一次试验中，它使用通用F110型喷气发动机中的压缩机驱动1兆瓦的发电机，引擎同时持续产生推力。

虽然关于两大联盟更详细的消息很少，但它们还是在采访中很清楚地说明，它们正致力于4大类技术的改进：电池容量、电动机和发电机重量、电力电子的效率以及机身材料和设计。比如在欧洲联盟中，西门子致力于改进发动机、发电机和电子设备。此外，西门子已对部分小型飞机进行全电动设计改造，确信将部件组装到飞机内，即可对它们进行整体优化。

“通过研究从飞行员到螺旋桨等所有环节，我们正在积累整体电推进系统的经验。”西门子电动飞机部主管弗兰克?安东（Frank Anton）说道，“要了解这些，唯一的方法是实际操作。”

相较而言，电动机体积小、重量轻，有很多可选部件。你可以在机翼上安装一系列小型推进器，缩短起飞距离。NASA甚至在研究沿着机翼边缘安装一堆螺旋桨的设计，这样就可以按需引导操纵面的气流，提高升阻比。结果就是机翼变得更短、更窄。

安东说：“若将电力从推进力中分离出来，瞬间你就会拥有各种矢量推力的应用。”

降低电动系统重量的关键挑战有以下两个：首先，必须提升电池的能量密度，这是一个渐进过程，直到锂离子电池完全被某种全新的技术所替代，如金属空气电池；第二，电动机以及电动发电机的功率密度也要提升。当然，这是西门子的专长。

西门子在全特技飞机的前端安装了公司自己生产的SP260D航空电动机，其重50千克、功率为260千瓦，功率重量比高达5.2千瓦/千克。（半特技飞机的功率重量比与其大致相同，但体积仅为其一半多。）2016年，艾克斯特330LE于德国丁斯拉肯场地首次公开飞行；2017年创下电动飞机时速340公里/小时的纪录。西门子的工程师们正在努力研究如何进一步提升电动机的功率密度。

在布达佩斯研究中心，巴拉兹把我带到一间实验室的工作台前，递过来一个被锯成两半的电动机。这是定子的一半；定子是旋转的转子周边的固定部分。锯开的表面里嵌有铜绕组的矩形横截面，看起来就像墙上堆砌的砖块。这种直线结构是实现高功率的关键，能防止空气间隙干扰电线与液体冷却外壳间的热传导。因此，必须要将热量转移出去，否则电线绝缘就会被损坏，进而造成短路。

巴拉兹表示：“我们需要比圆形电线更均匀的热传导，也希望电绝缘性能更好，这些对航空电机来说很重要。”而西门子在日本供应商古河电气工业株式会社专门定制了这种电线。

工程师们每天进行着这些枯燥乏味的研究工作，将重量一克一克地减轻。这种手工方法让这些人造宝石比劳力士手表都昂贵。当我拿起一个掂一下它的重量时，巴拉兹表现出了明显的担心。于是，我赶紧小心地把东西放回去了。

巴拉兹告诉我，再过几年，每年都会制造出数以千计的电动机用于空中出租车，西门子及其所有制造空中出租车的竞争对手预言的这种车辆将像蝗虫一样穿行在城市中。那时电动机的单位成本将会下降，可能会低于当今内燃机引擎的水平，尽管内燃机里有成百上千的零部件及无数复杂的机械交互作用。

最终，革命性的改进将取代点滴的雕琢。一个重大突破是20世纪80年代初，通用汽车公司和住友特殊金属株式会社分别在电动机中引入了超强钕磁铁。下一个重大变革就要瞄准超导线缠绕电磁铁的机器了。