用中英里连接世界，电力飞行

Ansys尺寸

喷气式飞机时代的第一个时代始于20世纪30年代，当时喷气式飞机飞上了天空。这些发动机依靠燃烧碳氢化合物燃料产生的推力来舒适地运送乘客。经过80多年在该领域的不断创新，magniX现在计划通过开发电力推进系统，使飞机最多可搭载20名乘客——或乘客和货物的组合——飞行650英里而不排放废气，从而彻底改变该行业，开启下一个航空时代。这将为清洁、廉价、中距离商业客运和货运航班创造一个新的市场。维兹最近采访了magniX的首席执行官Roei Ganzarski，了解该公司如何解决电动飞机的挑战，同时重新定义“连接”的概念。

维度:您在magniX的主要目标是什么?

Roei Ganzarski:我们的目标是通过清洁、低成本的电动航空连接社区，促进繁荣。为此，我们正在为商业航空开发创新的电力推进解决方案。

D:连接社区的概念很有趣，因为今天“连接”更多地与无线通信技术联系在一起。航空在其中扮演什么角色?

鲁柏:显然，所有主要城市都已经有大型航空公司连接。但当你观察次社区——中等或较小的城市、城镇、农村地区——很少有低成本、高效的航空或铁路连接(尤其是在美国)，因为它不经济。因此，如果有人想坐飞机，他们可能需要开车——很多次，几个小时——只是为了到达机场。这限制了人员和货物的流动，进而限制了经济增长和繁荣。

电动航空将在中小城市之间提供一种非常清洁、低成本的交通方式，这意味着现在你可以将“郊区”重新定义为一个可能需要40分钟飞行距离的城镇，而不是40分钟开车距离的城镇。突然间，一个小镇上的小公司可以把他们的产品出口到其他大城市并发展壮大。它们增长，雇佣更多的人，经济变得更好，繁荣程度上升。这就是magniX的一切。

一位工程师正在进行电力推进试验。

D:电气化已经应用于汽车和工业部门，但我们很少听说飞机的电力推进。你为什么决定把电气化带入航空航天工业?

鲁柏:我们选择商业航空作为重点，是因为它可以带来巨大的繁荣效应。对于50英里以下的距离，我们有很多选择，如汽车、公共汽车、地铁等。虽然它们可能不是最高效或最干净的，但它们提供了服务。对于1000英里以上的距离，今天的航空业提供了一种高效且价格合理的解决方案。

对于50到1000英里的距离，没有一个好的、干净的、经济的解决方案可以提供价值。在许多情况下，唯一可用的交通方式是开车数小时。尽管如此，机场的基础设施，特别是在美国这样的地方，是广泛的。因此，电动航空解决方案提供了更大的连接性，同时不需要大量的基础设施投资——例如，高铁就需要铺设跨越遥远距离的轨道。

即使有今天的电池技术，我们也可以做短途飞行——一架经过改装的飞机可以飞行100英里，而一架从一开始就为电力推进设计的飞机可以飞行650英里。但换个角度看，2018年全球5%的航空公司航班飞行距离小于100英里，45%的航班飞行距离小于500英里。这些数字甚至还不包括货运航班。因此，对这些范围的需求显然是存在的。为什么不让它们是电动的呢?为什么不让它们变得更清洁，减少全球4%的航空排放(在美国占12%)?

航空发动机的关键要素是重量、功率、效率和可靠性。

塞斯纳“铁鸟”试验台上的放大镜x电动机。

Roei Ganzarski
首席执行官Magnix

D:在为航空航天应用开发电力推进系统的过程中，你们遇到的最大的工程挑战是什么?

鲁柏:航空发动机的关键要素是重量、功率、效率和可靠性。我们已经能够开发出比其他任何发动机都更强大、更轻的发动机，具有我们在航空领域所期望的可靠性和冗余度。此外，电机以非常低的速度旋转。这种低速非常重要。举个例子，一架传统的中英里飞机，其螺旋桨转速约为1900转/分，但涡轮或活塞发动机的转速是其数倍。所以在这些元素之间需要一个重型变速箱来匹配速度。我们取消了沉重的变速箱。我们的马达以1900转/分钟的速度转动——与螺旋桨的速度相同——产生与传统内燃机相同的功率水平。这意味着我们可以将螺旋桨直接连接到电机上，省去了齿轮箱的重量和维护环节。

D:工程模拟在这项创新中发挥了什么作用?

鲁柏:模拟是我们在magniX开发的一个关键方面。我们正在做一件前人从未做过的事。我们不能环顾周围的文献或其他公司说，“嘿，给我看看你做了什么，我也会做同样的事情。”

所以，有两种方法来应对这个挑战。我们可以开始制造发动机，尝试它们并学习——就像过去那样——或者我们可以利用现象模拟技术，在我们真正“制造金属”(用旧的制造术语)之前，让我们尝试不同的想法。

模拟允许我们在多物理环境中尝试不同的想法，从流体动力学到应力、结构特性到电磁学，以考虑到电机工作时所有同时发生的力。我们可以在电脑上，在硬件上创建第一篇文章之前，虚拟地完成这个。模拟有助于加快我们进入市场的速度。如果我们必须制造每一个电机设计来测试每一个，那我们将需要数年的时间才能在地面上尝试任何东西，更不用说在空中了。当你像我们这样对一个行业进行变革时，时间是至关重要的。

D:是什么让您选择了ANSYS仿真解决方案?

鲁柏:当我们环顾四周时，我们注意到Ansys仿真正在被许多其他航空航天公司所使用。所以我们知道这个工具本身已经被证实并且已经在航空航天领域成功应用。

因为航空航天工业需要高水平的安全，你必须有管理当局批准的模拟水平。我们必须通过美国联邦航空局、欧洲航空安全局、加拿大交通部和世界上其他监管机构要求我们通过的每一项测试，我们希望能出色地通过每一项测试。通过使用Ansys的嵌入式软件开发工具，我们的电机控制代码，我们有最大的信心，我们的认证工作将得到简化，使我们能够更快地进入市场。

我们必须有信心，我们的合作伙伴、我们的供应商、我们的客户和监管机构能够在看到我们的数据后说:“我们知道这个模拟模型，我们知道它所代表的是尽可能接近现实发生的情况，我们会接受它产生的结果。”世界上很少有公司的建模和仿真水平能满足这些高标准，Ansys是我们的选择。

D:使用模拟对magniX有什么好处?

鲁柏:我们从Ansys解决方案中获得的最大价值是时间和金钱。使用Ansys模拟可以让我们做的，比任何事情都要多的是，排除那些会花费我们大量金钱和时间的想法。模拟可以提前告诉我们，“它不会起作用，或者它不会给你想要的结果。”

当你在领导一场革命时，就像我们正在为一个80多年来没有真正改变的行业通电一样，你必须第一个进入市场，做出真正的改变，并引领道路。Ansys帮助我们率先进入市场。

D:是什么让magniX与众不同?

鲁柏:这一切都是关于我们的团队。我们不希望他们跳出框框思考——他们不应该只看到框框。所以，当你用这种态度来面对电动商业航空的挑战时，他们会说，“好吧，我们需要做什么才能到达那里?与传统的方法相比，传统的方法是着眼于我们现在所拥有的，并决定我们可以做些什么来逐步改进它。这是一种非常不同的方法。作为一家致力于商业电动航空的小公司，我们可以允许自己遵循这种不同的方法，并非常迅速地做到这一点。我们的团队带回了同样水平的梦想、专注和对现状的质疑，这些在20年代和30年代推动了航空业，但在这一过程中迷失了方向。

正如我所说，magniX不是关于电机本身。相反，它是关于如何用汽车将社区与清洁、低成本的航空运输连接起来，因为如果你这样做了，你就打开了前所未有的人和货物流动的大门——这才是真正的终点。