德克薩斯州，沃思堡的一座大會禮堂內(nèi)，航空航天業(yè)一場精彩的大會臨近尾聲，隨著最后一個主題演講結(jié)束，熱烈的掌聲之后，參會的工程師、研究人員和商業(yè)領(lǐng)袖們拿著自己的物品走出會場，紛紛奔向機場。 我站在街邊，向遠處的出租車招了招手，同時看了一眼手表，注意到在45分鐘后，我應(yīng)該在200英里外的奧斯汀舉行的另外一場會議上。 就在這時，出租車停在我身邊。 我走進去關(guān)上門，很快我就飛在空中。15分鐘后，我降落在奧斯汀、我自己的車旁。然后我駕車去下一個會議所在地，很快就到了，還有一些時間做休整。
這樣的故事曾經(jīng)經(jīng)常出現(xiàn)在運輸行業(yè)描繪的未來場景中。夢想家們極力向人們分享這一藍圖，希望能吸引更多的投資進入這個全新的出行模式，盡管在當(dāng)時這真的只是夢想。
時間快進到今天，技術(shù)的突破正在將諸如飛行出租車的想法變成現(xiàn)實。航空業(yè)正在朝著更清潔，更高效的方向快速挺進，從電子垂直起降（eVTOL）到混合動力飛機的電氣化，及至最終的全電動動力飛機。
盡管取得了這些進步，企業(yè)的決策仍必須根植于安全性，一致性和可擴展性。那么，工程師和他們所代表的組織如何在保持扎實和務(wù)實的同時設(shè)定更高的目標(biāo)并抓住機遇呢？
讓我們從三個方面探討測試如何推動負責(zé)任的創(chuàng)新、以及NI如何在其中提供幫助。
eVTOL和飛行出租車
電動汽車和自動駕駛汽車的進步激發(fā)了人們對航空電池動力整合的新興趣。來自硅谷和其他地方的初創(chuàng)企業(yè)正在與航空航天和運輸?shù)闹饕獏⑴c者（例如豐田，空客和優(yōu)步）合作，帶頭開展此類工作。 例如，來自英特爾和德國的Lilium Aviation的電動原型機已經(jīng)進行了1,000次試飛。
到2040年，eVTOL和空中出租車市場的規(guī)模預(yù)計將達到1.5萬億美元，商業(yè)整合最早可能在2022年開始。但是，隨著主導(dǎo)這一市場的競爭刺激了機遇，企業(yè)不能在安全性和實用性上有任何妥協(xié)；相反，他們的設(shè)計必須承擔(dān)完全的責(zé)任?？罩谐鲎廛噷β每秃推渌w機器構(gòu)成重大風(fēng)險，它們的子系統(tǒng)可能會發(fā)生故障，并且可能容易受到網(wǎng)絡(luò)攻擊。為了減輕諸如此類的潛在缺陷，嚴(yán)格的測試必不可少。 能源管理、分配和發(fā)電子系統(tǒng)也需要相同級別的測試，并且又不能停止創(chuàng)新。
隨著公司從原型過渡到生產(chǎn)，他們必須通過驗證獲得安全性和可靠性認證。在這個階段，早期開發(fā)中使用的PCB、布線和測試系統(tǒng)在規(guī)模擴展和維護時可能會顯得既耗時又成本高昂。為了跟上加速的開發(fā)進度，企業(yè)需要驗證測試系統(tǒng)以適應(yīng)傳感器、負載和仿真的變化。
在NI，我們知道測試是從原型到生產(chǎn)的關(guān)鍵任務(wù)。我們可以在驗證階段提供靈活而可定制的方案和服務(wù)體系，之后在工作流程中進行最小的更改就可以把系統(tǒng)轉(zhuǎn)換去服務(wù)生產(chǎn)測試。我們的客戶就可以專注于他們最擅長的領(lǐng)域-創(chuàng)新。
混合動力飛機將于2020年開始飛行
電氣化已經(jīng)悄然滲透進飛機行業(yè)。液壓和氣動系統(tǒng)正在逐步過渡到電氣系統(tǒng)，結(jié)果是制造飛機的效率更高，也更易于維護。加上大力推動降低碳排放量，使得混合動力飛機得以推廣。
2020年，飛機裝備牌電氣化（MEA）的世界發(fā)生了很多事情，包括宣布了兩架支線飛機：
● Wright Electric和EasyJet之間的合作伙伴Wright 1將于2023年開始飛行測試。
● 來自英國電動航空集團的HERA計劃在2028年將飛機投入使用。
除此之外，空中客車、勞斯萊斯和西門子三方為期三年的項目也在2020年達到高潮，一種名為E-Fan X的混合電動演示飛機，使用E-Fan X的2MW電動發(fā)動機，為機上的電氣子系統(tǒng)供電并為飛機提供推力。整個飛機上集成的測試系統(tǒng)提供了關(guān)鍵的洞察和見解，包括如何管理因電池增加的重量、因能量耗散而產(chǎn)生的熱效應(yīng)、以及靜態(tài)電源輸出的功率差異。根據(jù)空中客車的說法，這項計劃僅僅是個開始：“我們很高興看到這個首創(chuàng)的演示機是航空業(yè)真正的游戲規(guī)則改變者，它更是我們航空業(yè)實現(xiàn)擺脫碳排放的雄心的關(guān)鍵一步?！?
類似E-Fan X這樣的項目試飛中產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，收集到的數(shù)據(jù)可以更好地為以后的嵌入式軟件測試提供仿真模型。隨著企業(yè)繼續(xù)在這類項目上進行投資，他們必須盡早進行測試，才能不損傷硬件或犧牲安全。
NI的硬件在環(huán)（HIL）解決方案可以用相同的測試系統(tǒng)在這些仿真環(huán)境和真實硬件之間進行自由切換，為客戶節(jié)省驗證時間的同時促進測試資源在各種測試需求中的重用。
全電動飛機的未來
要使全電動飛機成為現(xiàn)實并最終普及，就要更進一步的電池技術(shù)和高效電能轉(zhuǎn)換。目前，化石燃料提供的能量是電池的100倍。給飛機添加更多的電池會增加重量，并增加化學(xué)和火災(zāi)隱患的風(fēng)險。應(yīng)對這些挑戰(zhàn)需要突破能量存儲和分配的難題，但是一些我們熟悉的名字并沒有停下探索的腳步：
● 賽峰集團（法國）和波音公司最近宣布成立一家合資企業(yè)，為城市空中交通和電動飛機項目開發(fā)電池。
● GE航空與NASA合作開發(fā)大型商用電動飛機的逆變器。
兩家企業(yè)都必須證明它們能夠滿足容量和排放需求。此外，除了模擬用于電氣子系統(tǒng)的電池外，企業(yè)還需要開發(fā)和測試?yán)缧码姵氐某潆娗€和充電周期。汽車領(lǐng)域電池技術(shù)的進步可以作為全電動飛機工作的基礎(chǔ)。 NI在這兩個行業(yè)的專業(yè)知識使兩個行業(yè)的客戶都有受益。
結(jié)論
飛機行業(yè)的電氣化浪潮為擴大技術(shù)，增加人口稠密社區(qū)的機動性以及創(chuàng)造更清潔、更可持續(xù)的交通方式提供了機會。同時，這波浪潮在所有階段都提出了對安全、可靠性和成本的關(guān)注，這都是不容忽視的要素。 如果我們希望有一天乘飛行出租車往返于城市之間，或者當(dāng)我們乘飛機長途旅行時能大大減少我們的碳排放，那么一件很明確的事是：嚴(yán)格的測試才能將這些夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。
作者：NI航空航天、國防和政府事業(yè)部副總裁及總經(jīng)理 Luke Schreier
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