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垂直起降飞行器 触手可及的未来城市交通?
来源:  中国民航网        日期:2019-08-06
 

 

未来5年,垂直起降飞行器将出现在城市上空。随着5G技术的成熟应用,无人机送外卖和无人驾驶汽车纷纷出现,未来无人驾驶垂直起降飞行器在城市上空频繁穿行的场景将触手可及。

 

全球科技的新热点

根据摩根士丹利的预测,到2040年,全球城市空中交通市场规模将达到29亿美元。即使谨慎估算,未来10年内这一市场规模也将达到数千万美元。

今年5月初,特斯拉新一代全电动跑车Road?ster正式发布,并计划在2020年量产投入市场。或许是这一新产品对有“真人版钢铁侠”之称的特斯拉公司CEO埃隆·马斯克来说太没有新鲜感,马斯克在社交网络上表示,新一代Roadster跑车将能够在地面上空盘旋,并可在空中飞行。

马斯克引用了电影《回到未来》中的一个片段并公开表示,新一代Roadster跑车就能做到这样,四轮离开地面,在空中盘旋。

曾经质疑过Uber飞行汽车计划的马斯克,这次还认真回复了一位科技视频博主的提问:“我没有开玩笑,我将用SpaceX的冷气体推进器系统加上超高气压,制造一个复合式外包裹压力舱,代替两个后排座椅。”

大家都愿意相信马斯克没有开玩笑,毕竟他是首创Paypal支付并成立特斯拉和SpaceX公司的人。更何况马斯克所描述的飞行汽车场景,正是航空和科技界大佬们现在关注的热点。

另一位美国硅谷资深大佬——谷歌联合创始人拉里·佩奇早在2016年就投资上亿美元开发新型飞行汽车。截至目前,佩奇拥有3家飞行汽车公司的股权,分别独立设计不同的载人无人飞行器。

 

直升机行业巨头贝尔公司也在今年初发布了一款名为Nexus混合动力垂直起降(VTOL)空中出租车。它采用贝尔公司标志性的倾转旋翼设计,搭载6台可倾转涵道风扇。根据贝尔公司的计划,他们将在2020年推出Nexus的首款原型机,在2025年实现大批量生产和运营。

发动机制造商罗·罗公司已经实施了开发垂直起降电动飞行汽车的计划,而豪华汽车品牌阿斯顿·马丁也发布了名为“Volante Vision Con?cept”的城市飞行器。

在今年上海公务机展期间专设的无人驾驶电动垂直起降 (eVTOL) 和未来航空新动态论坛上,担任论坛主持人的美国公务机销售商JetAVI?VA联合创始人Cyrus Sigari表示,美国已经有一款eVTOL(电动垂直起降飞行器)在FAA成功取证,今年下半年将上市销售,售价为15000美元,约合10万元人民币。

这款由佩奇的公司开发、名为“BlackFly”的单人eVTOL操作简易,且仅重99千克,符合美国对“超轻型飞机”的定义。因此,购买者将不需要持有飞行员执照,经过简单培训就能够在美国大部分区域自由飞行。

 

垂直起降空中出租车

“飞行汽车”的概念几乎与飞机同时代产生。过去飞行汽车多为在汽车上安装固定或可折叠机翼,能够使汽车在滑行一段时间后升空起飞。

但现在我们所谈论的VTOL早已不是传统“飞行汽车”的概念,它的核心是“垂直起降”。如果你浏览全球上百种VTOL实物图或设计概念图,就会发现它们更像是简易版的直升机或放大版的多旋翼无人机。这些垂直起降飞行器几乎都摒弃了地面行驶功能,未来将成为个人空中交通工具,或者由无人驾驶系统操纵,成为未来城市空中共享交通系统的组成部分。

最早提出“空中出租车共享”概念的Uber公司,在2018年发布了一款按需提供服务的eV?TOL模型。Uber公司的工程师设计了用于垂直升降的4套双转子,1套用于向前推进的转子。它将以每小时241千米~321千米的速度在海拔305~610米的高度巡航,一次充电可以行驶96千米。Uber公司首席产品官Jeff Hold?en表示,更重要的是,这款Uber Air可以在8分钟内快速充电,并有望在投入市场时将快充时间缩短至5分钟;在大规模生产和投入使用后,用户需要支付的费用为每千米1.25美元,远低于每千米5.6美元的直升机运营标准成本;由于使用了电动发动机和动力传输系统,它也比标准直升机安静许多。Uber公司计划在2020年对其进行测试,并在2023年全面运营。

 

在拉里·佩奇的支持下,硅谷的Kitty Hawk公司已经在新西兰开始了名为“Cora”的空中出租车测试飞行。这款电动飞行器采用自动驾驶技术,机舱内可以乘坐两名乘客。它可以像直升机一样垂直起降,也可以过渡到固定翼状态,以在长距离飞行时节省能源。

此外,贝尔公司的Nexus空中出租车可以容纳4~5人,采用垂直起降技术。他们已经与Uber公司达成合作协议,共同完成空中出租车的运营网络建设。

今年1月,波音公司宣布完成了自动空中出租飞行器原型的首次测试飞行。波音公司正在开发自动飞行器的子公司波音NeXt的副总裁兼总经理Steve Nordlund表示,波音飞行汽车可做到受控起飞、悬停和降落等,该飞行器“将释放城市空中交通市场的潜力”。

3月,空客公司在德国也召开了名为“City AirBus(城市空客)”的无人运输系统发布会。“城市空客”项目是空客直升机公司和西门子公司在欧盟项目框架内启动的空中出租车试点项目。这一飞行器采用四轴设计,每轴有两个螺旋桨,总共八旋翼;最多可载4人,单次最远航程60千米。未来该项目将涉及14个欧洲城市,包括德国汉堡,法国图卢兹,比利时安特卫普、布鲁塞尔和瑞士日内瓦等。

此外,巴西航空工业公司的Embraer X项目作为与Uber公司合作的未来空中出租车项目,也发布了首款电动垂直起降飞行器。

 

构建城市空中交通系统

今年514日,中国民航局发布了《关于促进民用无人驾驶航空发展的指导意见》的征求意见稿,其中提到:在2035年之前,建立包括载人在内的无人驾驶航空交通运输系统。重点开展低空无人机公共航线划设和运行研究,组织开展垂直起降(VTOL)载人及物流无人机试运行,为制定适航、飞标、空管运行规则和标准提供依据。在安全运行的基础上,完善无人驾驶航空商业运营模式,扩大无人驾驶航空经营许可范围。

在全球VTOL领域,中国企业亿航已经走在前列。亿航公司自主研发的载人级自动驾驶飞行器已经在全球多地完成测试飞行,该公司由此成为我国首个载人无人机适航审定的试点单位。

JetAVIVA联合创始人Cyrus Sigari表示,我们期待VTOL特别是eVTOL的快速发展,需要具备三个关键要素:购机成本降低、电池寿命延长,便捷且高度先进的空管系统。“在飞行器和电池不断发展的同时,无人机空管系统似乎需要引起更多的关注”。

实际上,航空巨头们早已进入了这一领域。

今年4月,GE旗下的AiRXOS公司参与了全球首例人体器官无人机运输,随后的器官移植手术成功拯救了美国马里兰州的一位肾功能衰竭患者。此次无人机飞行由AiRXOS公司的Air Mobil?ityTM平台监控。该平台可以监测无人机的总量和密度,以及无人空中交通的种类数,并在安全且符合FAA标准的环境中集成这些数据,以保障区域内无人机的安全运行。

如今,城市空中交通(UAM)系统是航空领域最热门的创新项目。知名会计师事务所德勤针对全球UAM的调查显示,UAM市场将带来大量低空飞行需求,空管单位的任务也会越来越繁重,传统空管方式必须转变,计算机等辅助设备将被大量引入。

德勤公司认为,针对UAM飞行器,应由航空管理部门向不同的第三方公司授予管理权限,让他们提供空中交通管制服务。在美国,这些概念已由NASA的两个项目进行扩展。此外,在不同国家、不同城市,第三方授权必须逐个稳步推进,并考虑各自的差别,不能一概而论。特别是可以开发针对VTOL的空域层,允许符合标准的特定飞行器使用。

在刚刚结束的2019年中欧无人机研讨会上,亿航公司副总裁张妍表示:“亿航公司在民航局与第三方公司的联合监控下,已经完成数百架次测试飞行,并将积极应对空中立体交通时代的机遇与挑战。”

VTOL特别是无人驾驶VTOL的未来应用,核心在于控制系统。张妍表示,亿航公司自主开发的无人机指挥系统可以提供监视、控制、调度、预警、记录五大核心功能,解决了无人机飞行全自动控制的问题,大大减少了人为因素带来的风险,同时可以实现多机多任务集群控制,保证全流程有序稳定运行,提高了工作效率。目前这一控制系统已经启动载人无人机适航试点运行,并已经在广州、东莞市区进行常态化物流配送。为众多无人机厂商提供主控芯片的英特尔无人机集团总裁阿尼尔·南杜里表示:“未来5年内飞行汽车将出现在城市上空,而10年内其将变得与出租车一样普遍。”

随着5G技术的成熟应用,无人机送外卖和无人驾驶汽车纷纷出现,未来无人驾驶垂直起降飞行器在城市上空频繁穿行的场景将触手可及。

 

 

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