垂直起降飛行器 觸手可及的未來城市交通？

2019年08月06日

       未來5年，垂直起降飛行器將出現在城市上空。隨著5G技術的成熟應用，無人機送外賣和無人駕駛汽車紛紛出現，未來無人駕駛垂直起降飛行器在城市上空頻繁穿行的場景將觸手可及。

       全球科技的新熱點

       根據摩根士丹利的預測，到2040年，全球城市空中交通市場規模將達到29億美元。即使謹慎估算，未來10年內這一市場規模也將達到數千萬美元。

       今年5月初，特斯拉新一代全電動跑車Road?ster正式發布，並計劃在2020年量産投入市場。或許是這一新産品對有“真人版鋼鐵俠”之稱的特斯拉公司CEO埃隆·馬斯克來說太沒有新鮮感，馬斯克在社交網絡上表示，新一代Roadster跑車將能夠在地面上空盤旋，並可在空中飛行。

       馬斯克引用了電影《回到未來》中的一個片段並公開表示，新一代Roadster跑車就能做到這樣，四輪離開地面，在空中盤旋。

       曾經質疑過Uber飛行汽車計劃的馬斯克，這次還認真回複了一位科技視頻博主的提問：“我沒有開玩笑，我將用SpaceX的冷氣體推進器系統加上超高氣壓，制造一個複合式外包裹壓力艙，代替兩個後排座椅。”

       大家都願意相信馬斯克沒有開玩笑，畢竟他是首創Paypal支付並成立特斯拉和SpaceX公司的人。更何況馬斯克所描述的飛行汽車場景，正是航空和科技界大佬們現在關注的熱點。

       另一位美國矽谷資深大佬——谷歌聯合創始人拉裏·佩奇早在2016年就投資上億美元開發新型飛行汽車。截至目前，佩奇擁有3家飛行汽車公司的股權，分別獨立設計不同的載人無人飛行器。

       直升機行業巨頭貝爾公司也在今年初發布了一款名為Nexus混合動力垂直起降（VTOL）空中出租車。它采用貝爾公司標志性的傾轉旋翼設計，搭載6臺可傾轉涵道風扇。根據貝爾公司的計劃，他們將在2020年推出Nexus的首款原型機，在2025年實現大批量生産和運營。

       發動機制造商羅·羅公司已經實施了開發垂直起降電動飛行汽車的計劃，而豪華汽車品牌阿斯頓·馬丁也發布了名為“Volante Vision Con?cept”的城市飛行器。

       在今年上海公務機展期間專設的無人駕駛電動垂直起降 (eVTOL) 和未來航空新動態論壇上，擔任論壇主持人的美國公務機銷售商JetAVI?VA聯合創始人Cyrus Sigari表示，美國已經有一款eVTOL（電動垂直起降飛行器）在FAA成功取證，今年下半年將上市銷售，售價為15000美元，約合10萬元人民幣。

       這款由佩奇的公司開發、名為“BlackFly”的單人eVTOL操作簡易，且僅重99千克，符合美國對“超輕型飛機”的定義。因此，購買者將不需要持有飛行員執照，經過簡單培訓就能夠在美國大部分區域自由飛行。

       垂直起降空中出租車

       “飛行汽車”的概念幾乎與飛機同時代産生。過去飛行汽車多為在汽車上安裝固定或可折疊機翼，能夠使汽車在滑行一段時間後升空起飛。

       但現在我們所談論的VTOL早已不是傳統“飛行汽車”的概念，它的核心是“垂直起降”。如果你浏覽全球上百種VTOL實物圖或設計概念圖，就會發現它們更像是簡易版的直升機或放大版的多旋翼無人機。這些垂直起降飛行器幾乎都摒棄了地面行駛功能，未來將成為個人空中交通工具，或者由無人駕駛系統操縱，成為未來城市空中共享交通系統的組成部分。

       最早提出“空中出租車共享”概念的Uber公司，在2018年發布了一款按需提供服務的eV?TOL模型。Uber公司的工程師設計了用于垂直升降的4套雙轉子，1套用于向前推進的轉子。它將以每小時241千米~321千米的速度在海拔305米~610米的高度巡航，一次充電可以行駛96千米。Uber公司首席産品官Jeff Hold?en表示，更重要的是，這款Uber Air可以在8分鍾內快速充電，並有望在投入市場時將快充時間縮短至5分鍾；在大規模生産和投入使用後，用戶需要支付的費用為每千米1.25美元，遠低于每千米5.6美元的直升機運營標准成本；由于使用了電動發動機和動力傳輸系統，它也比標准直升機安靜許多。Uber公司計劃在2020年對其進行測試，並在2023年全面運營。

       在拉裏·佩奇的支持下，矽谷的Kitty Hawk公司已經在新西蘭開始了名為“Cora”的空中出租車測試飛行。這款電動飛行器采用自動駕駛技術，機艙內可以乘坐兩名乘客。它可以像直升機一樣垂直起降，也可以過渡到固定翼狀態，以在長距離飛行時節省能源。

       此外，貝爾公司的Nexus空中出租車可以容納4人~5人，采用垂直起降技術。他們已經與Uber公司達成合作協議，共同完成空中出租車的運營網絡建設。

       今年1月，波音公司宣布完成了自動空中出租飛行器原型的首次測試飛行。波音公司正在開發自動飛行器的子公司波音NeXt的副總裁兼總經理Steve Nordlund表示，波音飛行汽車可做到受控起飛、懸停和降落等，該飛行器“將釋放城市空中交通市場的潛力”。

       3月，空客公司在德國也召開了名為“City AirBus(城市空客)”的無人運輸系統發布會。“城市空客”項目是空客直升機公司和西門子公司在歐盟項目框架內啓動的空中出租車試點項目。這一飛行器采用四軸設計，每軸有兩個螺旋槳，總共八旋翼；最多可載4人，單次最遠航程60千米。未來該項目將涉及14個歐洲城市，包括德國漢堡，法國圖盧茲，比利時安特衛普、布魯塞爾和瑞士日內瓦等。

       此外，巴西航空工業公司的Embraer X項目作為與Uber公司合作的未來空中出租車項目，也發布了首款電動垂直起降飛行器。

       構建城市空中交通系統

       今年5月14日，中國民航局發布了《關于促進民用無人駕駛航空發展的指導意見》的征求意見稿，其中提到：在2035年之前，建立包括載人在內的無人駕駛航空交通運輸系統。重點開展低空無人機公共航線劃設和運行研究，組織開展垂直起降（VTOL）載人及物流無人機試運行，為制定適航、飛標、空管運行規則和標准提供依據。在安全運行的基礎上，完善無人駕駛航空商業運營模式，擴大無人駕駛航空經營許可範圍。

       在全球VTOL領域，中國企業億航已經走在前列。億航公司自主研發的載人級自動駕駛飛行器已經在全球多地完成測試飛行，該公司由此成為我國首個載人無人機適航審定的試點單位。

       JetAVIVA聯合創始人Cyrus Sigari表示，我們期待VTOL特別是eVTOL的快速發展，需要具備三個關鍵要素：購機成本降低、電池壽命延長，便捷且高度先進的空管系統。“在飛行器和電池不斷發展的同時，無人機空管系統似乎需要引起更多的關注”。

       實際上，航空巨頭們早已進入了這一領域。

       今年4月，GE旗下的AiRXOS公司參與了全球首例人體器官無人機運輸，隨後的器官移植手術成功拯救了美國馬裏蘭州的一位腎功能衰竭患者。此次無人機飛行由AiRXOS公司的Air Mobil?ityTM平臺監控。該平臺可以監測無人機的總量和密度，以及無人空中交通的種類數，並在安全且符合FAA標准的環境中集成這些數據，以保障區域內無人機的安全運行。

       如今，城市空中交通（UAM）系統是航空領域最熱門的創新項目。知名會計師事務所德勤針對全球UAM的調查顯示，UAM市場將帶來大量低空飛行需求，空管單位的任務也會越來越繁重，傳統空管方式必須轉變，計算機等輔助設備將被大量引入。

       德勤公司認為，針對UAM飛行器，應由航空管理部門向不同的第三方公司授予管理權限，讓他們提供空中交通管制服務。在美國，這些概念已由NASA的兩個項目進行擴展。此外，在不同國家、不同城市，第三方授權必須逐個穩步推進，並考慮各自的差別，不能一概而論。特別是可以開發針對VTOL的空域層，允許符合標准的特定飛行器使用。

       在剛剛結束的2019年中歐無人機研討會上，億航公司副總裁張妍表示：“億航公司在民航局與第三方公司的聯合監控下，已經完成數百架次測試飛行，並將積極應對空中立體交通時代的機遇與挑戰。”

       VTOL特別是無人駕駛VTOL的未來應用，核心在于控制系統。張妍表示，億航公司自主開發的無人機指揮系統可以提供監視、控制、調度、預警、記錄五大核心功能，解決了無人機飛行全自動控制的問題，大大減少了人為因素帶來的風險，同時可以實現多機多任務集群控制，保證全流程有序穩定運行，提高了工作效率。目前這一控制系統已經啓動載人無人機適航試點運行，並已經在廣州、東莞市區進行常態化物流配送。為衆多無人機廠商提供主控芯片的英特爾無人機集團總裁阿尼爾·南杜裏表示：“未來5年內飛行汽車將出現在城市上空，而10年內其將變得與出租車一樣普遍。”

       隨著5G技術的成熟應用，無人機送外賣和無人駕駛汽車紛紛出現，未來無人駕駛垂直起降飛行器在城市上空頻繁穿行的場景將觸手可及。(《中國民航報》、中國民航網 記者孫昊牧)

 

       新聞來源：中國民航網