evtol的定位

当前,低空经济汹涌澎湃。在低空经济的大潮中,eVTOL横空出世,以其独具的城市运用场景给人们以极大的惊喜和想象空间,成为低空飞行器中最闪亮的那一颗星。但是,任何技术都是一柄双刃剑,eVTOL可以风靡一时,但不可能独步天下。至少在目前的技术条件下,eVTOL面临“三个不适于”。

一、eVTOL不适于长途飞行

eVTOL采用了电推进技术,适应了绿色航空、绿色能源的时代要求。但是,在目前的技术条件下,电推进,尤其是电池技术亟待提高,在能量密度、功率密度、充放电时间和循环寿命等关键指标上都还与空中飞行需求存在较大差距,影响了eVTOL的最大航程、最大起飞重量等关键技术指标,限制了eVTOL的性能提升和飞行范围。

目前,在推进eVTOL实用化方面,我国已经走在了世界前列。亿航公司采用多旋翼构型的EH216-S,率先取得了型号合格证(TC)、适航证(AC)和生产许可证(PC),成为目前全球唯一的三证齐全的eVTOL型号。但在关键性能指标上还不尽如人意,峰飞航空采用复合翼构型的盛世龙,保持了三项世界纪录,单次飞行最大航程突破了250千米,最大起飞重量2000千克,有效载荷500千克。时的科技有限公司采用倾转翼构型的E20,保持了两项世界纪录,巡航速度260千米/时,最大飞行速度320千米/时。

做一个形象化的比喻,目前的eVTOL还只是适用于城市场景的“家用小轿车”,要让eVTOL进入了千家万户、千行百业,还需要有适用于更多场景的“CRV”“SUV”“MPV”“大客车”和“大货车”等。当然,这些都是前进中的的问题。技术问题总是可以解决的,无非需要多一点的时间。可以相信,随着电推进技术、尤其是电池技术走向成熟,eVTOL一定能够走得更远,也一定会助推低空经济掀起滔天巨浪。

二、eVTOL不适于自转着陆

城市空运效果图

eVTOL的独特优势在于适用于城市环境,这主要得益于分布式电推进。这种优势主要体现于两个方面:一是垂直起降。城市空间极其宝贵,不可能随意修建机场跑道,垂直起降就解决了城市运用问题,只要有一个比停机坪稍大一些楼宇间空地或楼顶平台,eVTOL就可以起飞或降落。二是噪声低。直升机用于城市环境,最大障碍就是噪声大,超过了110分贝,噪声源包括旋翼、尾桨、发动机和机械传动机构等。eVTOL采用分布式电推进,用若干台小电动机、小直径螺旋桨替代燃油发动机和旋翼,同时取消了尾桨和机械传动机构,从而极大地减小了飞行噪声,甚至可以淹没于环境噪声之中,这就很好地适应了城市环境。

直升机,包括旋翼机,有一个突出特点,发动机空中停车了,只要旋翼不坏,就可以利用旋翼的“风车效应”,产生部分升力,延缓坠落速度,自转着陆。毫无疑问,这一特点极大地提高了直升机的安全性。eVTOL用多个小直径螺旋桨替代旋翼,就没有这么幸运了。尽管在坠落时也会产生“风车效应”,但是其产生的升力和阻力并不足以显著延缓坠落速度,因此,eVTOL一旦空中停车,其螺旋桨不足以实现自转着陆。这不能不说是莫大的遗憾。

“失之东隅,收之桑榆”。分布式电推进用螺旋桨取代旋翼,失去了自转着陆。但同时,用多个小电机和小直径螺旋桨替代大电机和大直径螺旋桨,又提高了推进系统的安全裕度。一旦某个电机或螺旋桨损坏,可以通过调整其它电机或螺旋桨转速,予以补偿,保证飞行安全。得失相抵,eVTOL的安全性还是有充分保证的。对于航空,保证乘客安全始终是第一位的。美国联邦航空局适航认证要求eVTOL的事故概率必须低于千万分之一,欧洲航空安全局的适航认证要求更高,eVTOL的事故概率必须低于十亿分之一。

 

三、eVTOL不适于机动飞行

有人提出,可以将eVTOL用于追击地面车辆等军用或警用场景。客观地说,这不是技术问题,是经济问题。归根结底,用不用?值不值?

eVTOL的初衷之一,就是要千方百计地把成本降下来,使其走进千家万户、千行百业。为此,采取了许多简化设计,适用就好,不盲目追求高精尖。例如,最大飞行速度不超过350千米/时,就是要将飞行马赫数设定在0.3以内,以忽略空气动力的影响,不刻意追求气动外形的完美。在飞行控制上,同样如此,以多旋翼构型为例,不采用类似于直升机的极其复杂的自动倾斜器技术,而是简单粗暴地用转速控制螺旋桨升力,并通过四旋翼的升力匹配保持或改变eVTOL的飞行方向,实现前后左右转向和空中悬停。这些设计,虽然会产生一些气动损失,影响飞行效率,但却极大地降低了eVTOL的设计、制造和使用成本。有数据显示,eVTOL的运营成本有望降低到直升机的十分之一,略高于地面出租车,但考虑时间成本,对于时间敏感人群eVTOL的运营价格还是极具竞争力的。

四,结论

目前,eVTOL定位于城市和城际轻量客货运输,在此基础上,是沿着目前定位不断开发新的运用场景,让eVTOL贴近大众、贴近生活、贴近生产,走进千家万户、千行百业,在低空经济的大潮中站稳脚跟,还是一鼓作气,不断开发新的用途,推出新的系列产品,展示更美好的发展前景,这的确是一个值得深思的问题。相信一句话,科学不会穷尽真理,只是不断开辟认识真理的道路。