電氣化正在向各行各業迅速滲透

德克薩斯州，沃思堡的一座大會禮堂內，航空航天業一場精彩的大會臨近尾聲，隨著最後一個主題演講結束，熱烈的掌聲之後，參會的工程師、研究人員和商業領袖們拿著自己的物品走出會場，紛紛奔向機場。 我站在街邊，向遠處的計程車招了招手，同時看了一眼手錶，注意到在45分鐘後，我應該在200英裡外的奧斯汀舉行的另外一場會議上。 就在這時，計程車停在我身邊。 我走進去關上門，很快我就飛在空中。15分鐘後，我降落在奧斯汀、我自己的車旁。然後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。

這樣的故事曾經經常出現在運輸行業描繪的未來場景中。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，儘管在當時這真的只是夢想。

時間快進到今天，技術的突破正在將諸如飛行計程車的想法變成現實。航空業正在朝著更清潔，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。

儘管取得了這些進步，企業的決策仍必須根植於安全性，一致性和可擴展性。那麼，工程師和他們所代表的組織如何在保持紮實和務實的同時設定更高的目標並抓住機遇呢？

讓我們從三個方面探討測試如何推動負責任的創新、以及NI如何在其中提供幫助。

eVTOL和飛行計程車

電動汽車和自動駕駛汽車的進步激發了人們對航空電池動力整合的新興趣。來自矽谷和其他地方的初創企業正在與航空航天和運輸的主要參與者（例如豐田，空客和優步）合作，帶頭開展此類工作。 例如，來自英特爾和德國的Lilium Aviation的電動原型機已經進行了1,000次試飛。

到2040年，eVTOL和空中計程車市場的規模預計將達到1.5萬億美元，商業整合最早可能在2022年開始。但是，隨著主導這一市場的競爭刺激了機遇，企業不能在安全性和實用性上有任何妥協；相反，他們的設計必須承擔完全的責任。空中計程車對旅客和其他飛機器構成重大風險，它們的子系統可能會發生故障，並且可能容易受到網絡攻擊。為了減輕諸如此類的潛在缺陷，嚴格的測試必不可少。 能源管理、分配和發電子系統也需要相同級別的測試，並且又不能停止創新。

隨著公司從原型過渡到生產，他們必須通過驗證獲得安全性和可靠性認證。在這個階段，早期開發中使用的PCB、布線和測試系統在規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進度，企業需要驗證測試系統以適應傳感器、負載和仿真的變化。

在NI，我們知道測試是從原型到生產的關鍵任務。我們可以在驗證階段提供靈活而可定製的方案和服務體系，之後在工作流程中進行最小的更改就可以把系統轉換去服務生產測試。我們的客戶就可以專注於他們最擅長的領域-創新。

混合動力飛機將於2020年開始飛行

電氣化已經悄然滲透進飛機行業。液壓和氣動系統正在逐步過渡到電氣系統，結果是製造飛機的效率更高，也更易於維護。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之間的合作夥伴Wright 1將於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，空中巴士、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電動發動機，為機上的電氣子系統供電並為飛機提供推力。整個飛機上集成的測試系統提供了關鍵的洞察和見解，包括如何管理因電池增加的重量、因能量耗散而產生的熱效應、以及靜態電源輸出的功率差異。根據空中巴士的說法，這項計劃僅僅是個開始：「我們很高興看到這個首創的演示機是航空業真正的遊戲規則改變者，它更是我們航空業實現擺脫碳排放的雄心的關鍵一步。」

類似E-Fan X這樣的項目試飛中產生了大量的數據，收集到的數據可以更好地為以後的嵌入式軟體測試提供仿真模型。隨著企業繼續在這類項目上進行投資，他們必須儘早進行測試，才能不損傷硬體或犧牲安全。

NI的硬體在環（HIL）解決方案可以用相同的測試系統在這些仿真環境和真實硬體之間進行自由切換，為客戶節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實並最終普及，就要更進一步的電池技術和高效電能轉換。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，並增加化學和火災隱患的風險。應對這些挑戰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並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，為城市空中交通和電動飛機項目開發電池。

— GE航空與NASA合作開發大型商用電動飛機的逆變器。

兩家企業都必須證明它們能夠滿足容量和排放需求。此外，除了模擬用於電氣子系統的電池外，企業還需要開發和測試例如新電池的充電曲線和充電周期。汽車領域電池技術的進步可以作為全電動飛機工作的基礎。 NI在這兩個行業的專業知識使兩個行業的客戶都有受益。

結論

飛機行業的電氣化浪潮為擴大技術，增加人口稠密社區的機動性以及創造更清潔、更可持續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、可靠性和成本的關注，這都是不容忽視的要素。 如果我們希望有一天乘飛行計程車往返於城市之間，或者當我們乘飛機長途旅行時能大大減少我們的碳排放，那麼一件很明確的事是：嚴格的測試才能將這些夢想變為現實。