欢迎光临本站!

下个被革新的一定是“飞行汽车”?

来源:原创    更新时间:2021-11-12 11:34:52    编辑:星谷下载    浏览:50

汽车脱离地面交通的束缚,任意穿梭于三维空间。不需要七弯八绕,出行可以是「两点之间,直线最短」,这是《银翼杀手 2049》等科幻片里的未来交通。

从 1924 年《大众科学》杂志的整个版面、亨利·福特嘴里念叨的「飞行汽车会很快到来」,到莫勒(Paul Moller)1967 年成立飞行公司,却在 25 年后仍然不能让飞车稳定悬停。很长时间里,飞行汽车只是彼得·蒂尔抱怨中的那 140 个字符。

开源自主飞行框架 GAAS 的创始人王汉洋,曾这样描述飞车早期的常见的叙事:「一群人出于疯狂或者『忽悠』,浪费资源做一件注定无望的事。」

           

莫勒和他的飞行汽车|图片网络

在过去几个月,多被称作「飞行汽车」的 eVTOL(电动垂直起降飞行器)却异常活跃。

全球从事 eVTOL 开发的项目达 260 余项,丰田、优步、腾讯纷纷布局,国内包括玮航科技、沃兰特、时的在内的一批初创公司获得融资,国外 Joby、Lilium、Archer 成功上市……

10 月底,小鹏汇天发布聘请原国防科技重点实验室副总师李明的消息。此前不久,它刚把新一代飞行器的量产时间定在了 2024,融资 5 亿美元在 A 轮成为了行业「独角兽」。

经历了一次次的希望与失望,eVTOL 再次打开了人们对立体出行的想象。资本的青睐、越来越多的参与者似乎都在预示着一场交通的变革。发生在这个时期的 eVTOL 热潮不说水到渠成,其实也早有了些准备。

技术发展带来新可能

「黄浦江边曾经有一个直升机游览的项目,后来因为噪音扰民被叫停。」这个例子常被用在 eVTOL 介绍的开场。

直升机靠一个巨大的旋翼提供升力,「单旋翼高速转动时产生的噪声,恰恰正处在那种足以惹恼每个人的频率上。」而且如果旋翼失灵,很容易直接坠毁。可见单旋翼的构型,并不能满足城市飞行对安全和噪声小的要求。而这两点,也正是 eVTOL 相较于直升机的优势。

eVTOL 的构型主要有多旋翼和多涵道(涵道风扇),「多」的设置是为了提供安全冗余。多涵道目前主要在验证阶段,目前已经生产出的 eVTOL,大多采用多旋翼的构型,其中的原因离不开多旋翼已经在无人机上经过一轮验证,有了较多的应用。

多旋翼结构早在鸦片战争期间就被英国人乔治·凯设计了出来,但早期在和直升机的竞争中一直落于下风。多旋翼的机械结构简单,可是同时控制好几个旋翼、感应并调节姿态对传感器的精度有极高的要求,这个问题在最初的几十年一直没解决。

受益于电子技术的发展,处理器逐渐能满足多旋翼的计算要求,传感器小型化也成为可能。控制学专家对多旋翼直接驱动方式的青睐,则进一步推动了飞控技术的发展。

2005 年,基于 Arduino 的开源飞控发布,随后的开源飞控 APM(ArduPilotMega)和 PX4 相继问世,无人机产业爆发,而技术还在进步,不断积淀,并在 eVTOL 上找寻新的应用机会。

分布式电力推进系统(DEP)是另一个在降低噪音和提高安全性上具有决定性意义的技术。

分布式推进系统是多电机和飞控组成的动力系统,能更好地管理运行状况,而且同多旋翼一样,也提供了一定的安全冗余:即使一个或多个电机失效,垂直起降飞行器仍然能维持飞行。

除此之外,分布式推进系统是将发动机的能量转化后,提供给分布在机翼或机身上的若干风扇、螺旋桨或者其他装置产生动力。它能够集成到机体结构上,优化机体周围的流场,大幅降低油耗、减少排放,同时能够减轻飞机的重量,降低阻力和噪声。

2009 年,师从莫勒的乔本·贝维(JoeBen Bevirt)特成立了 Joby Aviation,距离他判断老师的梦想没有技术条件并离开飞行汽车,已经时隔近 20 年。多年重回飞行汽车行业,有人说正是一些重点技术进展让他看到了可能。

电动汽车「技术溢出」

除了上述技术的出现和成熟,智能电动车行业则是一个更为集中的技术外溢池,为 eVTOL 的研发提供了较为成熟的三电系统、零部件、智能化系统以及相应的硬件设备的上游产业链准备。

当被问及 eVTOL 主机厂和上游供应链的关系时,一位 eVTOL 行业的投资人觉得从顺序上来说,肯定是主机先于供应链。「这就跟特斯拉大卖了,然后中国的三家电动车企业起来了,你的时代变得很牛逼一样。」

特斯拉在智能电动车领域打出一片天地后,新的力量也跃跃欲试,特别是在各国政策的扶持下,智能电动车行业蓬勃发展。

而随着智能电动车产业进入高速发展期,「三电」同样成为零部件领域的重要赛道。各供应链企业和车企看到了机会,也加大了对大功率电机、高密度锂电池、自动驾驶技术的投入和应用。

以电池为例,特斯拉在与众多供应商合作的同时,也自研自产动力电池,推动隔膜、电解液等技术革新。今年 9 月底发布的无极耳 4680 电池在改善成本的同时,能提高 5 倍能量密度,目前该电池正在日本试产。

           

特斯拉推出的无极耳的 4680 电池|特斯拉

除了性能的提升,新技术使用规模的扩大和参与者的增多,生产成本和价格也会相应下降。根据航空工程师西奥多·莱特的观察,锂电池的产量每增大一倍,成本会降低 10%~15%。

无论是性能提升还是价格下降,都让 eVTOL 受益匪浅。

英特尔创始人之一的戈登·摩尔曾预言,在成本不变的情况下,集成电路上可容纳的元器件的数目,大约每隔 18-24 个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。归纳了信息技术进步速度的「摩尔定律」,也一次次被事实验证。

「任何一项技术,只要它的『功率』升高,而价格不断下降,就可以成为指数型技术。」IT 界的飞速前行如此,动力电池、三电系统的发展也彰显着他们的潜力。

而不管是在电动车还是在 eVTOL 上,更有新意和价值的,是一些指数型技术开始相互融合与交互。

人工智能革命催生的强大算力,材料科学里的碳纤维和合金材料,智能手机战争中的传感器、全球定位、视觉成像 ……在 eVTOL 中,我们能看到好多技术的影子。

承接、融合了各项技术的 eVTOL,也在发展着以它为起点的新科技。如倾转翼和涵道的气动设计技术、应用新质子导电膜的新型氢燃料电池。

在中国工程院院士陈志杰看来,「技术跨域融合的常态化将为低空空域的管理发展带来更多可能。」

接下来的问题是:技术在未来会如何融合?哪个行业会是新的出口?技术演进的速度、颠覆的潜力在下个阶段会怎样发展?

或许,我们可以采用一个更大胆的「摩尔定律」了。

航空业迎来「电气化」

「任何事物的发展都离不开时代大背景」,这是历史老师教给我们的东西。除了从技术演进的路径分析,eVTOL 的前缀「e(electric)」也给了它更多阐释的可能。

现在这个时代影响最深刻和深远的发展趋势,应该就是「节能减排」。在此背景下,「电气化」进驻到各行各业的生产消费过程中,能源结构的转型升级不可避免。

全球车企都在加速「电气化」的进程,沃尔沃宣布从 2030 年起将只销售电池电动汽车;捷豹计划到 2025 年只生产全电动汽车,捷豹和路虎品牌的所有车型到 2031 年都将提供纯电版本;通用汽车宣布建设第二座电池厂;而梅赛德斯·奔驰正在寻求发展自己的电池;大众宣布未来五年将投资约 600 亿欧元,用于开发电气化和数字化等下一代技术。

继数字化之后,航空业也正在迈入电气化的新一轮革命。

           

罗罗「创新精神号」在英国完成首飞|图片网络

罗尔斯·罗伊斯公司(下称「罗罗」)在英国范堡罗国际航空航天展览会上提出「EVTOL」的概念时,将其作为「倡导电气化」战略的重要组成部分。

在日前举办的第 26 届联合国气候变化大会上,罗罗首次展示了「mtu 零排放燃料电池系统」。此前 9 月,罗罗的「创新精神」号全自动飞机成功首飞,为项目开发的先进电池和推进技术则可以应用于 eVTOL 和通勤飞机上。

电力推动的 eVTOL 是航空领域脱碳的重要标志,航空业的减排需求和难度,也给了投资人投资的机会。

能源结构转型的大趋势下,不只是电力,其他可持续能源也在创造着一个个行业的发展机会。

这些机会中不乏一些造车势力的影子。大众汽车宣布将在 2025 年前投入 4000 万欧元,在欧洲建立太阳能及风力发电厂。小鹏汽车近日宣布,旗下位于广州肇庆的分布式光伏项目顺利并网。

eVTOL 未来会不会用上其他「新能源」,怎样在「减排」的同时「节能」又会发展成下一个命题。

「飞行汽车」等待破局者

2016 年,Uber 发布「Elevate」城市空中交通白皮书,并计划 2020 年开始 UAM 运营。2020 年底,Joby 收购「Elevate」项目,此时该项目的创始团队已经各奔东西,但 eVTOL 和 UAM 两个相辅相成的概念却一直在资本市场中流传并向大众传播。

业界人士评论:「Uber 最大的成就或者说对 eVTOL 行业的贡献,可能就是创造性地把 eVTOL 这样一种单纯的航空技术与 UAM 的应用场景相结合,在投行的行研配合下,创造出一个极其宏大的叙事。」

关于 eVTOL 后的未来交通场景,一些飞行器制造商们已经描绘和渲染过很多遍。节省通勤时间,甚至是改变现有交通网络结构,进而改变城市形态和商业生活的构想,无疑是振奋人心乃至具有变革性的。


评论区

表情

共0条评论
  • 这篇文章还没有收到评论,赶紧来抢沙发吧~

相关内容

点击排行

随机新闻

评论排行榜