航空運輸排放的二氧化碳量約占全球二氧化碳總排放量的3%，但鮮為人知的是，飛機高空巡航時釋放的二氧化碳、微塵、氮氧化物和其他污染物，對氣候的影響要比地面上高五倍。

飛機制造商長期以來一直在努力使飛行更加環保。技術不斷改進的噴氣發動機、改善空氣動力學的特殊涂層；對創新燃料如SAF（可持續航空燃料）或低碳航空燃料的投資，大大降低了能源消耗和污染物排放。但這些尚不足以抵消航空旅行的影響，據國際航空運輸協會（IATA）消息，民航業在經歷疫情期間的下降之后，正在全球范圍內迅速恢復。因此，要達到預期設定的嚴苛排放目標，包括到2050年航空公司實現凈零碳的Fly Net Zero承諾或歐盟的Flightpath 50計劃（到2050年二氧化碳排放量比2000年減少75%），很可能只有通過對混合動力或全電動推進系統的大規模研究和投資才能實現。

為促使下一代飛機可持續發展，飛機的很多元素必須改變：包括推進系統、結構和飛行策略等。HBK可幫助工程師更加自信地測試和驗證他們的設計，以確保適航性，從而實現這些創新。

電池功率——限制性因素？

長期以來，電力推進系統一直被認為不適合航空運輸。然而，創新型初創企業成功地在小范圍內證明了其可行性，從而給大型飛機制造商及其推進系統供應商帶來了壓力，使他們再三思考后開始投資研發。例如，西門子推出了一個50公斤的電機，輸出功率為260千瓦，可以直接驅動兩噸以下的小型飛機。

與燃氣渦輪噴氣機相比，電動發動機的優勢顯而易見： 

• 本地零污染排放（指由飛機產生的）
• 顯著降低噪音
• 更少的運動部件和更簡單的設計，降低了生產、維護和維修成本
• 可靠的功率輸出，不受空氣密度、速度或溫度的影響
• 沿著機翼分布的推進器增加了升力和驅動效率；機翼和尾翼單元可以更小，從而減少重量和阻力

不過，能源供應和儲存至關重要。存儲同樣的能量，采用市面上的鋰離子電池要比燃油重60倍，能量密度也明顯較低（250-270Wh/kg vs 12,000Wh/kg）。此外，溫度管理也是一大挑戰。盡管電池效率正以每年約5-8%的速度提高，已經適合中短途飛行，但專家們表示，開發用于純電動長途飛行的新電池技術將需要幾十年時間和龐大的預算。

純電動還是混合動力？續航里程是決定性的因素

在過去十年中，許多純電動或混合動力項目已經啟動，其中大部分仍在開發中。與他們的目標日期相比，大多數項目都被延遲，一些被取消了，但也有一些已經獲得認證并投入生產。

例如，純電力驅動的VTOLs（垂直起降）或多螺旋槳飛機，可用作空中運輸出租車，這將開辟一個全新的細分市場，其載客數不多，限乘5人，但MTOW為2000公斤，最大航程為300公里。自主版本目前已經問世。

另一個純電力驅動實驗飛機的例子是NASA的X-57 Maxwell, 它由鋰離子電池提供動力，由12個高升力電動馬達提供升力；在巡航模式下由2個大型翼尖電機推動飛機。地面測試預計于2022年5月完成，該項目正接近首次試飛。

針對大型商用飛機的倡議集中在混合電動推進系統上，該系統能夠實現更長的航程，同時節省燃料并減少排放。然而，它們的開發將需要更多的時間，在2030年前不太可能投入使用。雖然它們展示了前景，但不一定會流行起來，比如2017年由空客、勞斯萊斯和西門子發起的E-FanX項目。該計劃采用一個2兆瓦的電機取代4個燃氣輪機中的一個。其余的噴氣發動機為發電機提供動力，以生產電力。該項目于2020年終止。

總之，在可預見的未來，燃氣渦輪機仍將是標準的遠程推進系統。SAF的使用將有助于在一定程度上減少氣候影響。更長距離的飛機將使用混動系統。混動系統的燃料消耗預計將下降約25%。座位數少的純電動中短程飛機已經或將很快投入使用。盡管大約30年的產品生命周期很可能使電動或混合動力推進系統在2050年之前無法全面使用，但專家預測，到2035年，大約45%的飛機將至少使用混合動力。該技術有可能從根本上改變航空運輸。

測試電動飛機推進系統

與傳統的飛機推進系統一樣，測試與驗證在整個設計和原型設計階段至關重要。然而，測試傳統的和分布式電力推進系統之間存在重大的差異。例如，NASA的X-57飛機的電池必須經過驗證，以確保它們能安全地為整個飛行過程提供動力，并且溫度升高不會導致熱失控。工程師們必須測試和驗證電力推進的每一個組件以及整個電力系統，以預測任何系統集成挑戰。雖然缺乏純電動或混合動力推進系統的標準化測試，但其他如GVT（地面振動測試）是適航認證的強制性測試，無論是何種推進系統。這就提出了一個挑戰。 

效率測試

電力推進系統通常由電源（電池）、逆變器、電機（馬達）、旋轉軸和螺旋槳組成。評估各個組件并了解它們如何相互作用，對于效率優化至關重要。整個系統效率越高，飛行距離就越長。為了評估其效率，需要在啟動、穩定狀態和故障事件期間運行測試。需要確定的數值

有：推力、速度、電功率、扭矩、電池輸出、逆變器輸出、螺旋槳輸出，以及共振、噪音、溫度和空氣密度/速度。

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