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我們要去的地方,不需要道路!

Philip Ling
aircraft flying over city

陸上交通基礎設施的建造和維護成本很高。道路擁塞不僅對環境不利,對商業活動和我們大眾的福利及進步也不利。但是短程的航空旅行是非常昂貴的。因為如此,新一代電動垂直起降飛行載具(eVTOL) 將會是解決方案。

歐盟航空安全總署(EASA) 將VTOL定義為具備冗餘推進系統和垂直降落或起飛的能力。這種大概的描述涵蓋了越來越多的設計概念,其中的一些概念預計將在這兩年內開始運行。

隨著歐洲第一個完全整合的垂直起降機場(vertiport)在法國建成,eVTOL眾多新創企業之一的Volocopter,計劃將在2024年的奧運會上提供空中出租車服務。

對eVTOL新創公司的大量投資

eVTOL的第一個機會在於城市中的交通。這包含了城市或市區範圍內的短程旅行。正因如此,「空中計程車」這個詞已經被廣泛使用。現在有數十家新創公司在爭奪這個新興市場。城市空中交通(UAM) 預估價值數十億美元,而且在這十年中的年均複合成長率(CAGR)是在20%左右。

在開發中的飛機各不相同。並非所有飛機都需要飛行員;並非所有飛機都有旋轉螺旋槳;也並非所有的飛機都具有短距航程或相對較低的淨載重量。然而,在初期大多數的飛機都會是如此。電動飛機的本質是—在安全之後—載重和航程就是早期案例中的兩個最大因素。

這些必要的限制將給eVTOL的新創公司帶來壓力,或許更重要的是,將為提供這些產品的知名航空航天公司帶來更多的要求。

Diehl航空是國際一流的航空電子和客艙整合供應商。Diehl航空於2020年與Volocopter 簽訂了一份合約,為該公司的eVTOL飛機VoloCity開發主要及備用控制電腦。開發和生產Volocopter飛行控制電腦(FCC) 的合約表示著Diehl航空踏進了UAM市場,而這被認為這是對其產品組合的完美補強。

最近,Volocopter要求Diehl開發與飛行控制系統可一起運行的光學航空電子通訊。VoloCity 配有18個轉子。不用傳統的線傳飛控方式,而是使用光控飛行控制系統,而Diehl開發的分光器是這個系統組成的一部分。使用光纖而不是電線,可以使其免受城市景觀中常見的電磁干擾,如行動通信基地台。

Diehl同時也在研究電池管理系統。VoloCity有九個電池組,每次飛行後都可以取出來充電。 飛行員可以在整個飛行過程中監控電池的狀態。

aircraft

Volocopter在法國成功進行了載人試飛。

垂直起降機場(vertiports)的新需求

雖然eVTOL以垂直運行的能力而聞名,但仍需要在某個地方進行起飛和降落。這些區域,我們稱為垂直起降機場,將是服務站和機場的混合體。

根據EASA的說法,垂直起降機場需要仔細規劃,要為不完全垂直的機動留出空間。接近和離開的軌跡是彎曲的而不是垂直的,因為這是一種更節能的飛行模式。垂直起降機場所在位置越高,就越容易在無障礙的情況下實現這個軌跡。由於這個原因,垂直起降機場很可能位於建築物的屋頂,利用現有的直升機停機坪。

但是在地面上也會有同樣多,或許更多的垂直起降機場。這些機場將需要更大的場地,而且周圍要有淨空區域。這可能會對未來的城市規劃和城市發展產生重大影響。

知名航空公司的新機會

並非所有開發eVTOL的公司都是剛起步的新創公司。Boeing和Airbus都宣布投入eVTOL項目。

Airbus在為城市任務而開發的CityAirbus NextGen就是一個例子。它的續航里程為80公里,最高時速為120公里/小時。Airbus希望在2025年之前對飛機進行認證。

Diehl也與Airbus和Thales合作開發CityAirbus的控制電腦。具體來說,Thales在開發主電腦系統,而Diehl則開發輔助飛行控制電腦。輔助電腦將獨立工作並監控主電腦。在必要的情況下,輔助電腦系統可以擔當飛行控制的重任。

「未來,eVTOL將成為交通的關鍵部分」Diehl 航空的CEO Josef Köcher 表示。

aircraft

Airbus的CityAirbus NextGen是計劃在未來幾年推出的眾多eVTOL之一。

並非所有 eVTOL 都會使用螺旋槳。

Lilium沒有使用電動螺旋槳,而是開發了一種全電動管道噴氣發動機來為其eVTOL提供動力。 這種創新方法可使飛機達到更快的速度和更遠的航程。

Diehl也被選上一起合作設計和開發Lilium的噴氣機艙。Diehl將整合和製造內飾組件。這是走向永續移動(sustainable mobility)的一部分,而這將要求eVTOL的內飾採用輕量化設計。

Diehl航空的CCO Harald Mehring表示:「我們非常高興能與Lilium在這創新且成長的區域空中交通(RAM)市場中展開廣泛的合作。」

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藝術家對Lilium eVTOL內飾的印象

城市與先進空中交通(AAM)相遇之處

城市空中交通(UAM)是NASA所謂先進空中交通(AAM)下的一個子專案。這還包括了區域空中交通(RAM),它參考了使用輕型飛機在區域機場之間進行的傳統空中旅行。

最終,先進空中交通(AAM)將包含無人駕駛飛行器或UAV。在今日,這通常指的是軍用無人偵察機,但正在演變為涵蓋商業上的無人機快遞。而這些可能會是完全自動的或遠端控制駕駛的。

在十年之內,我們可以預期城市空中交通(UAM)將在大城市中延續發展,並且擴展到其他城市地區。eVTOL正要開始它漫長的進化之旅,而隨著價格點的下降,eVTOL可能變得比電動汽車更重要,甚至可能更加顯著。

當然,安全將是最重要的要求,這無疑是早期開創者仍然需要解決的障礙之一。但隨著政府和授權組織給予越來越多的支持,我們肯定很快就會在天空中看到eVTOL。

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Philip Ling is a Technical Content Manager with Avnet. He holds a post-graduate diploma in Advanced ...

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