在歷經了多年的各種技術問題和挫折后，美國國家航空航天局（NASA）于6月23日決定將在不進行試飛的情況下，于2023年9月底結束X-57“麥克斯韋”（Maxwell）電動飛機演示項目。

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X-57“麥克斯韋”項目將在沒有實現電動飛行的情況下結束

在宣布這一決定的同時，X-57項目還透露發現了需要很長時間才能修復的“故障”。X-57項目的首席研究員肖恩·克拉克表示：“在此前對電動機進行詳細分析和適航評估時，發現其在飛機飛行時有一些未在地面測試期間被發現的潛在故障模式。該電動機設計有幾個特殊的故障模式，并可能會在飛行中停車，以此對飛行員造成安全隱患。”

X-57項目的工作人員目前仍在分析和試圖解決這一問題，并拒絕透露該問題相關的更多細節。克拉克表示：“我們正在通過大規模的重新設計來修復電動機，但這需要很長時間才能完成和實施”。

這也促使X-57最終將在沒實現電動飛行演示的情況下落幕。

1.X-57項目概況

X-57“麥克斯韋”的命名是為紀念著名的物理學家麥克斯韋。該驗證機基于4座的“泰克南”（Tecnam）P2006T渦槳飛機改造而來，目的是驗證全電動飛機技術和分布式動力增升技術，后者是一架常規布局的輕型雙發飛機，機體結構重量很輕，因此被選作為基準機。

X-57的原型，“泰克南”P2006T

X-57項目的根本任務是技術突破，這也符合X系列試驗機的一貫宗旨，研究的重點主要涉及氣動布局和能源系統。

在氣動設計方面，主要研究內容包括機翼設計、螺旋槳設計和附面層控制技術。為了兼顧高速特性和低速特性，最終的機翼設計方案進行了折中考慮。高速飛行時，靠大展弦比和翼尖螺旋槳實現高效巡航，這兩個設計特征都可以減小機翼的誘導阻力。低速飛行時，機翼前緣的高升力推進器運轉，使機翼上方氣流加速，同時還有改善附面層狀態的環量分布的能力，借此獲得很高的升力系數，實現較短的起飛和著陸距離。

整個項目的關鍵是驗證分布式電推進技術，還包括電動機設計制造、電機熱管理技術、高能電池集成技術、電能分配與管理技術等等。

X-57項目的研究的重點主要涉及氣動布局和能源系統

雖然X-57與P2006T都采用常規布局，但X-57的機翼和氣動力發生了很大變化。一是為提升氣動效率而增大了機翼的展弦比。二是將兩個動力螺旋槳移至翼尖，在提供巡航推進力的同時，也寄希望螺旋槳的旋流能夠抵消翼尖渦，降低誘導阻力。三是在機翼前緣沿翼展方向分布式加裝了12個電動螺旋槳，每側機翼各6個，這些被稱為“高升力推進器”，用于在起降階段增加機翼的升力，改善起降性能。在巡航階段，這些“高升力推進器”并不運作，螺旋槳槳葉也會折疊起來，以減小阻力。

按原本的計劃，X-57項目主要分為四個階段，NASA稱之為“構型演進”，簡稱“Mod”，四個階段分別為Mod I、Mod II、Mod III和Mod IV。

Mod I階段：主要工作有兩部分，測試P2006T飛機基本性能并研究電力推進概念，包括明確研發需求，進行飛機結構與子系統分析、設計與測試和分布式電推進系統的相關評估，會用地面試驗臺測試安裝分布式高升力系統的機翼。

Mod II階段：將P2006T的兩臺Rotax活塞發動機換為電動機，這一階段全機的構型并未改變，只是將發動機在原位替換。目的是測試電動機、電池和儀表的性能，建立全電動系統的設計方法和對全電動系統的安全性進行驗證。

Mod III階段：將采用較薄的大展弦比復合材料機翼替換P2006T飛機的原始機翼，并將電動機和螺旋槳移至翼尖。機翼上安裝了分布式發動機的短艙，但沒有安裝電機和螺旋槳。該階段的目標是驗證全機的高速性能，研究大展弦比機翼和翼尖推進方案的減阻效果。

Mod IV階段：加裝分布式電機和螺旋槳，主要研究低速性能，測試12個“高升力推進器”的效能，并與原始機型進行對比分析。

X-57的4個研究階段及其構型

2.X-57項目的發展

2015年，NASA對一架P2006T飛機進行了試飛，收集了升力、推力、巡航效率、能源使用和乘坐體驗等數據。從2016年7月開始，用于X-57項目的P2006T機身和機翼開始在實驗系統航宇公司的工廠改裝，并與縮比復材公司共同負責將電力系統集成到P2006T機身。

NASA測試分布式高升力系統的地面試驗臺

NASA阿姆斯特朗研究中心在2018年1月使用的“Airvolt”測試臺開始對巡航電動機進行地面測試；2019年完成Mod III和Mod IV階段的大展弦比機翼的載荷測試。NASA蘭利研究中心于2020年在低速氣動聲學風洞中完成了“高升力推進器”的測試。

NASA在低速氣動聲學風洞中測試“高升力推進器”

最初，NASA計劃最快在2018年進行X-57 Mod II的電動首飛。但是由于存在電池系統、電氣控制系統和電磁干擾等技術問題，以及之后的新冠疫情的爆發，使得該項目的進度大大落后于計劃，目前仍停留在Mod II階段。

在2023年6月15日舉行的AIAA航空論壇上，X-57項目表示發現了使用的工業級滾珠軸承存在問題，迫使飛機重新設計了電動機，不過目前尚不清楚滾珠軸承問題是否與潛在的電機停車有關。

X-57的機翼構型演進，左圖為Mod II，右圖X-57 Mod III

NASA格倫研究中心系統工程師戴夫·阿萬尼森表示，X-57的兩臺推進電動機中選擇的滾珠軸承等級“低于航空標準”，由此導致了無法預見的問題。由于滾珠軸承存在偏差，也導致在其他方面存在“超乎預期的振動”。

目前，由于種種故障與意外造成的監督延誤，使NASA已經放棄了Mod III和Mod IV的配置，轉而利用剩余時間嘗試使修改Mod II，即便Mod II版本也將不會飛行。NASA選擇將利用剩余的時間完成一些預期的技術驗證，并發表相關論文去分享技術成果。

3.小編淺見

看到X-57將以這種形式結束，還是感到幾分意外，但或許也是情理之中。

一方面，在強調可持續航空的當下，電動飛機無疑是重要的發展方向。而隨著近年來的不斷發展，可持續航空燃料（SAF）、氫動力以及混合動力似乎是當下更為可行的選擇。許多航空公司與發動機制造商的已經開始了SAF的試運營，Zeroavia的氫燃料驗證機也多次成功試飛，這些或許比純電動飛機有著更快、更現實的發展。

另一方面，全球電動飛機的發展或許比預想的要更快，尤其是在空中出租車領域。經過了幾年的大浪淘沙，目前還留存在該領域的喬比航空、Lilium、Volocopter等公司都在逐漸殺出自己的道路，各型飛行器的動力模式也都各具特點，使得相關的電推進、電動機設計制造、熱管理、高能電池集成等技術的發展比預期的更快。

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