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不坐地铁,不惧堵车,还看中国,只需10年?!

接受打赏的小语 航空物语 2023-10-12

先想象一个场景:

从北京金融街到大兴机场,5分钟一班,路途耗时15分钟,票价100元/人,没有交通拥堵,座椅舒适,乘坐安全。你动不动心?

类似场景,也可以出现在上海虹桥机场-苏州工业园,广州白云机场-南沙,深圳光明新区-南山或者宝安机场,成都春熙路-天府机场……任何有需要的地方

实现时间是:10年内。这不是企业或者个人画大饼,而是国家纲要

动心了吗?


近日,国家工信部、科技部、财政部、中国民航局联合发布了《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》(全文解读点击此处查看)。

纲要中明确,要在未来10年内实现eVTOL(电动垂直起降飞行器)的试点运行,这将带来一场巨大变革。

今天我们不荐股、不广告、不忽悠,只邀请资深从业者介绍分析eVTOL这一很多人眼中的新鲜事物:它是什么?到底安不安全?目前发展水平如何?个人能买吗?所谓10年目标是泡沫还是奇迹?

国产eVTOL

什么是eVTOL?

eVTOL全称是电动垂直起降飞行器(Electric Vertical Takeoff and Landing)。简单理解就是电动、不依赖机场跑道、能够垂直起降的飞行器。目前有三种主流的构型:多旋翼、复合翼和倾转旋翼(具体差异这里不展开)。主流产品可以乘坐2-6人,航程数百公里,巡航速度超过每小时100公里,客舱设计类似轿车,有座位和储物空间。

国产某型eVTOL的内饰设计

eVTOL发展已有10余年历史,目前中美欧均已有载人级别产品进入国家适航取证甚至小规模载人应用阶段。

已经载人执行展会体验和短途观光任务的国产eVTOL

eVTOL安全吗?满天都是横冲直撞的“载人无人机”,我担心会出事。
根据中美欧已经披露的监管文件,eVTOL在可预见的将来,最可能将按照“定点起降、固定航线飞行”的方式运行,即可以将它们看做沿着无形轨道运行的“空中地铁”,不存在横冲直撞的情况。起降点与航线的划设,将综合客流需求、安全、成本、环保等因素决定。

从这点上说,这一时期eVTOL最可能采用类似出租车或者滴滴打车的模式运营。

可要是驾驶员不守规矩怎么办?毕竟侥幸违章的人太多了

在民用eVTOL当中,一个很可能的革命性设计是控制系统拥有不低于人的决策权限,即计算机会判别驾驶员指令的合理性,拒绝违规和危险操作,甚至机上不设专职驾驶员。乘员唯一凌驾于计算机之上的权限,或许仅是下令紧急中止飞行,就近着陆。

自动化飞行控制系统经过几十年发展已经极度可靠,而且不存在情绪波动、疲劳、盲目蛮干、炫耀等生物特性,可靠性和敏捷性均远超人类。在eVTOL运行中,驾驶员(如有)可能更多是安全员而非操作员的角色。

机械、电池等其它方面的安全性呢?

目前可以明确的是,各国对eVTOL总体安全性的要求是不低于同级别传统直升机。eVTOL电池-电控-电机的动力组合比直升机发动机-传动系统-旋翼的架构更简单,动力冗余更充分,个别电机损坏不影响安全着陆的能力。不过,eVTOL全新的电池、结构、控制方式等设计确实给安全认证提出了新课题,这些都有待民航局与各厂家进一步研究、探索、测试、验证。

国产eVTOL

目前国内有哪些厂家生产eVTOL?离上市还有多远

目前国内有至少十几家企业从事具备载人能力的eVTOL的研制生产,头部的亿航、御风未来、峰飞、沃兰特、沃飞长空、时的科技等企业的产品已经或即将进入取证流程,乐观估计几年内即可投入商用。美国的Joby、欧洲的Volocopter等企业也处于第一集团。

大家可以留意即将举行的巴黎奥运会。eVTOL将公开执行客运任务。

外媒制作的eVTOL在巴黎飞行的想像图。

eVTOL价格和运行成本怎么样?个人可以购买吗

目前国内厂商的单机定价在千万元人民币级别,显著低于运力类似的传统直升机,并具备批产后再降低一个数量级的潜力;飞行能耗大约1公里1度电;eVTOL维护成本低于同级别传统直升机。

目前政策没有明确个人是否可以购买。基于目前已经披露的国内外监管方案,驾驶员资质要求可能会低于传统飞行员,甚至允许无人驾驶,这利好个人使用,但用户可能需自建起降设施,且只能沿划设好的航线飞行。

国家对eVTOL是什么态度

如开头所述,国家将包括eVTOL在内的新能源航空器写入纲要,就表明了发展决心。

在传统民用和通用航空器发展历程中,行业沿用的是西方国家主导建立的准入和监管标准。其结果是,即便我们国家已经具备研发世界顶级隐身战斗机的能力,但若进入民航部组件和整机市场,仍需根据适航认证要求从0开始研制,耗费大量时间和资源。以大型客机为例,目前我国企业主要仅具备机体结构的生产能力,这一领域总产值仅占全机产值1/3。而占据另外2/3价值的动力和电子系统,我国占据的市场份额还处于非常弱势的地位。

大飞机产业链全图,左下角标注了飞机各系统价值占比。图自航空工业

2021年空客中国供应商统计(不含次级供应商),可见企业主要集中于机体和原材料领域。图自《中国航空报》。

但在以eVTOL为代表的新能源航空器领域,目前全球尚无成体系的认证标准,而我们国家在机体结构、动力系统与电子系统方面,都具备强劲研制生产实力。这对我国航空业发展是难得机遇。如果我国率先打通从研制到认证的流程,将掌握新能源飞行器的全部价值链。

所谓“三流企业做产品,二流企业做品牌,一流企业做标准”,而新能源飞行器又是国际公认的可持续交通发展方向。借用我国航空业一位资深管理者的话:“我们要站在道德制高点上挣钱。

欧洲研制的eVTOL型号

听你一说eVTOL还真是金矿唉,我马上冲!

话虽如此,还是要泼点冷水。10年之内eVTOL投入商用,还有难点须要克服。

适航认证不确定性是一大挑战。如前文所述,在eVTOL上,设计师或将赋予控制系统不低于甚至高于人工的决策权限,这在人类航空史上是前所未有的创举。虽然理论上这比人工决策更加安全,但任何计算机产品都存在bug可能性,如何组织全系统充分测试以避免致命缺陷也无先例可循,只能依靠大量工作甚至是时间来换取可靠性。

类似的描述也适用于eVTOL全新的动力、结构、气动、通信等方面。多个新领域相互融合影响,更进一步提升了验证的复杂性。

供应链管理也是一个现实影响。目前仅仅在研制阶段,就有国内外企业遇到了供应链难题,合格的零部件总是延迟或者缺额交付。未来工业化生产后,问题缓解或是加剧,尚无定论 - 而参考目前大型客机制造业的情况,答案未必是缓解。

还有民众认可和接受程度。相信只要eVTOL保持良好运行记录,随着时间推移,这会逐渐向好。

国产eVTOL型号

最后说说准备这篇文章的初衷

团队几位作者一直关注航空航天创新,最近经过调研并结合国家政策,我们认为以eVTOL为代表的新能源航空器已经来到爆发式增长的前夜,但圈子以外,人们还鲜有了解。

一个行业只有与最广大人民群众需求结合起来,才能充分发展和释放红利,而新能源航空器具备这样的潜力。

因此我们(可能是业内第一次)从普通民众的视角来介绍这一领域。期望能助推圈内外的了解和交融,催生更多想象与未来。

特别感谢公众号“向哥谈无人机”协助本文。

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