「打飛的」不是夢,首架國產載人電動垂直起降飛行器即將首飛

2023-08-17     甲子光年

原標題:「打飛的」不是夢,首架國產載人電動垂直起降飛行器即將首飛

「打飛的」在城市上空飛行,不再受交通擁堵之苦,這樣的場景會成為現實嗎?人們曾經暢想乘坐「空中的士」在擁堵的城市街道上空自由飛行,徹底改變人們的未來出行方式。在這樣的未來世界中,人們的生產生活效率將極大提升,出行體驗也將得到質的飛躍。

如今,種種跡象表明我們距離這一天越來越近了。最近幾年,eVTOL的研發取得重大進展。eVTOL全稱為electric Vertical Take-off and Landing,即電動垂直起降飛行器。它使用純電能源,起降不需要跑道,並且可以實現智能化全自主飛行,不需要飛行駕駛員。eVTOL擁有的低碳環保、低噪聲、高安全性等特點,使其被普遍認為是未來城市低空出行最好的交通工具。

今年和明年都被視為eVTOL的關鍵年份,將迎來行業拐點。國內外多家公司目前都在加緊測試推進原型機首飛,並希望儘快通過監管機構認證,成為全球首家正式的eVTOL運營商,從而在空中出行歷史上寫下濃墨重彩的一筆。

技術驅動出行變革,飛機電動化讓立體交通成為可能

受益於新能源汽車的技術外溢,尤其是三電系統,電池、電機、電控技術的發展為飛行器電動化提供了基礎,讓飛行器分布式動力設計和智能化設計成為可能。新能源技術在航空產業的應用,將帶來比汽車領域更深刻的革命。

區別於直升機集中動力和複雜的機械機構,分布式動力可以把動力從一兩個發動機分布到四個八個甚至是二十個動力系統當中,使得機械機構簡單。

一方面可以讓飛行器裝配體積更小重量更輕的電機,並通過軟性電纜線將電能傳導至分布在各個旋翼處的驅動電機上,省去了一大部分機械傳動裝置,降低了機械複雜度從而使得飛機製造成本更低,同時與新能源汽車一樣,可以大大降低定檢頻次和維護成本。

另一方面飛機裝上更多的電機和旋翼組能讓飛機有更高的動力冗餘,讓飛行器在部分電機失效或旋翼停轉的情況下仍有足夠的動力保障飛行安全,同時用更多的小旋翼提供同樣的動力情況下可以使得飛機的控制響應更好,從而在飛機的抗風性能和乘坐品質上得到更好的控制。

同時,正如新能源汽車發明以來,自動駕駛才隨之而來一樣,基於電動化帶來的飛行器智能化設計,可以讓飛行器根據當前飛行環境實現自主飛行,搭配上完善的地面CNS系統(通信導航監視)、智能航線分配系統等智能化的低空空域管理基礎設施,實現未來高密度、高頻次空中交通網飛行的需求。同時,通過系統自主決策飛行可以最大化減少人為誤操控的風險。

此外,分布式動力帶來的更簡單機械結構讓eVTOL有更低的製造成本和維護成本,而智能化帶來的無人駕駛也將省去飛行員的成本,座位給了乘客,純電動力又省去了航空燃料的成本,因此讓eVTOL相較於傳統通航飛機有更低的綜合成本。

在環保方面,由於使用純電動能源,eVTOL未來將實現零碳排放。並且由於沒有燃油發動機,加之相較於直升機更小的旋翼,也會帶來更小的噪音污染。

政策鼓勵低空經濟發展,2023成中國eVTOL產品化元年

除了技術上的儲備已經成熟,在政策支持上從中央到地方各地也有了動作,為國內eVTOL相關企業提振了信心。

在國家層面,2021年2月中共中央、國務院正式印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》顯示,2021-2035期間推進智能化通用航空器應用,推進空中交通服務。2022年4月交通運輸部、科學技術部發布《交通領域科技創新中長期發展規劃綱要(2021—2035年)》,要求部署新型載運工具研發:突破飛行汽車研發、突破飛行器與汽車融合等技術。2021年國家批覆湖南、江西、安徽三省為全域低空飛行試點省份。

從地方層面來看,去年以來,安徽、深圳、上海等多地相繼出台文件,為低空經濟的發展提供政策支持和產業扶持。

今年7月31日,深圳市寶安區出台《深圳市寶安區關於促進低空經濟產業發展若干措施》,鼓勵企業開展包括eVTOL起降場的低空經濟相關基礎設施建設,支持開設eVTOL載人應用場景航線,支持eVTOL企業申請適航審定,推動eVTOL整機研發、製造和運營項目落地,並真金白銀拿出多項千萬元級補貼支持這些措施落地。同時,還計劃於今年10月正式開通全球首條從深圳灣區之光到珠海日月貝的往返eVTOL航線,讓這條原本約需3小時車程的路線,變成了單程僅需20分鐘,這將為未來城市通勤模式提供一個非常好的樣本。

更具有標誌性意義的事件是,今年6月28日,國務院、中央軍委公布《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》,自2024年1月1日起施行。條例第五條規定,國家鼓勵無人駕駛航空器科研創新及其成果的推廣應用,促進無人駕駛航空器與大數據、人工智慧等新技術融合創新。縣級以上人民政府及其有關部門應當為無人駕駛航空器科研創新及其成果的推廣應用提供支持。國家在確保安全的前提下積極創新空域供給和使用機制,完善無人駕駛航空器飛行配套基礎設施和服務體系。條例的出台以及多家eVTOL主機廠即將首飛的消息讓外界普遍把2023年定義為「中國eVTOL產品化元年」。

在政策的推動下,中國通用航空即將迎來變道超車的新機遇。「國產大飛機C919商業化成功、中國培養了大量的懂適航和安全的飛機設計師,民航局適航審計部門也積累了更多的適航審定經驗。最重要的是目前中國擁有全球最強大的新能源供應鏈,也就是電池、電機和電控。以上三點構成了中國通用航空在電動化領域變道超車新機遇。」御風未來創始人兼CEO謝陵表示。

首架全國產載人電動垂直起降飛行器已下線,首飛在即

今年3月,國內空中出行創新企業御風未來的首架全國產電動垂直起降飛行器M1完成下線。經過近半年的各項地面測試,目前M1各項測試已基本完成,接近可飛行狀態,不久將擇期首飛。

M1是一款擁有20個旋翼的復合翼飛機,使用綠色無污染的純電能源讓飛機更安靜更安全。5座載人設計、可高效飛行250公里、巡航速度達到每小時200km,未來將主要用於解決城市內、城市間的短途空中出行需求,讓2~3小時的車程距離,縮短到半個小時左右。

首飛成功後,這款飛機將成為我國首架自主研發、全國產化的2噸級電動垂直起降飛行器,在電動系統、飛控系統、復合材料等三個核心環節全部實現國產化,完成中國企業在全球eVTOL賽道「全國產化」里程碑式的突破。

動力系統是飛機的「心臟」。在傳統航空領域,動力系統(航空發動機)多年來長期只能由國外企業提供。在eVTOL涉及到的電池、電機、電控等電動系統上,御風未來已經全部實現了國產化。目前正在與國內相關供應鏈深度合作,共同研發適用於航空的國產三電系統。「近年來,中國的新能源汽車供應鏈在全球範圍內極具優勢,尤其是電池、電機和電控三電技術,我們利用自己對航空安全的理解,與中國本土供應商合作研發做出滿足航空安全需求的三電系統,讓eVTOL產業的核心供應鏈留在中國。」御風未來CEO謝陵表示。

高安全性的飛控系統一直是中國航空業努力實現突破的方向之一。在飛行器最核心的「大腦」飛控系統上,御風未來團隊堅持自主研發符合適航標準的國產飛行控制系統,一方面確保eVTOL安全性,另外一方面牢牢把核心技術掌握在中國人自己手裡。公司核心團隊有參與研發C919飛控的經驗、對飛控系統安全性和適航要求的深刻理解,加上在過去7年多的中小型eVTOL的持續實踐驗證,掌握了高安全性飛控設計關鍵技術、形成了豐富的仿真工具鏈。這些都給了團隊面向適航自研飛控的勇氣和底氣,也受到了適航審定部門的鼓勵。

最後在飛機的「骨架」和「皮膚」上,即飛機的機身復合材料上,御風未來的這款飛機使用全國產碳纖維復合材料,將帶來更低的經濟成本優勢,未來有望真正實現「人人可享有的空中出行」。

正是由於長期堅持自主化和國產化,讓御風未來成為目前唯一具備利用國內供應鏈完成飛行器研發製造的企業。有望在未來激烈的競爭中,代表中國eVTOL企業參與全球航空技術角逐。

相信在以御風未來為代表的的eVTOL企業不斷探索和政府政策的持續鼓勵下,真正的空中出行已經離我們不遠了。預計到2030年左右,初步的智能立體交通網將成型,屆時人們的出行體驗和效率將得到極大提升。那麼,你期待乘坐eVTOL上下班的那一天嗎?

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/1f0b6258255b7e0771c62fa43753ee86.html