拂晓时分，一辆大型牵引卡车轰鸣着驶过干涸的湖床，车顶上载着一片飞机机翼。你可能觉得这样一副景象与航空业的未来没什么关系，但是当这片机翼上的18个风车状小型推进器像深红色的蝴蝶一样在第一束阳光中闪闪烁烁，想要将机翼带入荒凉而平静的天空中，这副略显奇特的画面向我们揭示了它的真正含义——下一代飞机推进器很可能就是这个样子的。

位于加州的爱德华兹空军基地正上演着一场黎明前的冲刺，这是NASA对一项新技术首次进行的真实环境测试。这项技术就是均布电气化飞机推进技术（distributed electric aircraft propulsion technology），它有可能在未来十年内，为包括轻型飞机到地域性飞机在内的航空界带来一场革命，NASA兰利研究中心聚敛电气推进技术子项目首席研究员Mark D. Moore表示。

传统飞机使用的是一个、两个或者数个大型推进发动机，但是在NASA混合动力与电动综合系统试验台（HEIST）上接受测试的这片“吹气机翼”，却搭载了大量小型电动推进器，它们能在机翼上表面上方推送多股高速气流，产生前所未有的强大升力。
“如果你能在整个机翼上方推送高速气流，就能提升整个机翼的动压力，从而在低速飞行时大大提高升力，” Moore解释道。在这种全新的原理下，机翼的尺寸可以缩小，但起飞和降落时的升力反而会增加。这不仅可以提高驾驶员的安全裕度，缩短起飞时间，而且整体驾驶质量都能得到提升。不仅如此，该设计还能减少巡航阶段的拖拽和燃耗，提高里程，并且能够降低噪音级别。

HEIST测试中使用的是一片31英尺长的碳复合材料机翼，它被安装于一个装有测压头的支撑架上，所有这些都漂浮在一个吸收振动的空气袋上，NASA阿姆斯特朗飞行研究中心项目工程师Sean Clark表示。这18个推进器总共能产生大约300hp的功率，而这片机翼能提供约3500磅的升力。地面测试台成了一个“移动的风洞”，成本要比大型风洞低不少。在70-80 mph速度下进行的测试能够以较低成本获得极有价值的数据。

航空技术的跃升

这些地面测试是NASA尖端异步推进器技术（LEAPTech）项目的一部分，该项目耗资1500万美元，历时三年完成。项目的主要目标是为了验证一个原理——借助电力让推进系统与机身实现更密切的整合，并且能够提高效率和安全性能、甚至环保与经济性也能得到提升。
为了开发并搭建HEIST，兰利中心和阿姆斯特朗中心的NASA工程师们与“虽然个子不大，但充满热情与效率的两家公司”展开了合作。第一家是项目主承包商，位于加州的San Luis Obisbo航空航天实验系统公司。第二家是位于圣克鲁兹的Joby Aviation，负责测试台、机翼、电机和推进器的搭建。

NASA团队希望在未来几年内开发出一架LEAPTech飞行验证机，将Tecnam P2006T轻型双子飞机的机翼和发动机替换成经过改良的均布推进吹气机翼（distributed-propulsion blown wing）。使用现有机身，可以方便研究人员在标准配置与修改版之间进行比较。Moore表示，研究人员正在为新机翼测试机申请“X-Plane”资格。

全新的交通解决方案

该研究项目开始于2011年，当时Moore及其同事开始研究一个理念的可行性，该理念为“将小型飞机改造成中程交通解决方案，而非一个用于娱乐的新事物，” Moore回忆道。“汽车的里程最多为100英里左右，而商用飞机可达500-1000英里。但对于那些里程为100-500英里的廉价高速飞机，却没有很好的交通运输解决方案。”

“我们的研究表明，均布式电动推进器对600英里以下的里程成本效益最高，”他继续说道。这个新科技加上改进的自主系统（控制/安全系统），可将行驶速度与连接便利性提升至远远超过汽车的水平，但使用的方便程度却能与汽车媲美。“它可以为整个航空业创造一个全新的市场。”

“随着我们的研究不断展开，我们意识到均布式推进器也能用在更大的飞机身上，甚至是那些阶段里程可达600英里的商用飞机。因此，该技术有可能彻底改变当今的涡轮螺旋桨飞机和喷气式支线飞机。”

“我们正在考虑将Tecnam的X-Plane用作小尺寸验证机，”Moore指出。“我们计划先在GA水平上发展这个概念，然后再把它做大。”

没有比例限制的推进器

这一整个方案能够实现的关键之处在于“没有比例限制的推进器，”Moore表示。“现在的推进发动机无法很好地按比例改变性能。全尺寸涡轮发动机的效率在40%左右，但如果你把功率降到100 hp，它能产生的效率仅为24%。前后对比为6 hp/lb和0.5 hp/lb。”

而相反，电动推进器非常紧凑可靠，并且效率很高。“它们的功率重量比值极高，比涡轮发动机高2倍，比往复式发动机高3倍。”

此外，“你不仅可以将电动推进器缩小到你喜欢的任何尺寸，而且你还可以在整个机翼边缘上随意挑选摆放位置。因此，这个紧凑耦合式安装的控制与提升机翼表面设计便能带来各种协同优势。”他认为这项创新技术可以带来“绝好的机遇。”

性能优势

传统的轻型飞机需要一片巨大的机翼面积来满足FAA认证的失速要求，但在巡航阶段，这种设计便显得非常低效。LEAPtech飞行验证机将机翼尺寸降至三分之一以减小拖拽，并将机翼负载提升至原来的三倍（50 lb/ft²以上，普通小型飞机为20 lb/ft² ），以提高驾驶质量和对阵风的反应。但与此同时，成排推进器却将低速时的最大升力系数翻了一番。

为低速阶段专门改良的小尺寸推进器拥有更低的叶端速，以降低噪音。此外，它们的转速也有些许不同，这样可以将发出的声频扩散出去，因此社区噪音最多有望降低15分贝。起飞和降落阶段，所有发动机都将开启，但在巡航过程中会收起一些发动机以减小拖曳。位于翼尖的推进器是专门为高速阶段改良的，它们可在翼尖内侧生成翼尖涡流，以提升效率。

“这些改变有望减少30%的运行成本，”如果未来能将混合动力发动机替换成改良的电池发动机，“那么实现飞行过程中的零排放也不在话下。”

Moore总结时表示，“GA飞机的安全性统计数据不是特别理想，大多数事故都是在起飞和降落的时候发生的，那时候飞机飞得又慢又低。”

均布式推进器提供的大量冗余，可使飞机更好地应对发动机故障，并将驾驶员的控制主动权大大提升。“吹气机翼的横向可操纵性能非常惊人。如果一片机翼在低速阶段失去升力并失速，使机身翻转，那你只需给它加大功率就能够有效控制机身。”