中國無人駕駛載人航空器研制進展

約翰·莫里斯　格拉漢姆·沃里克

無人駕駛載人航空器是無人機領(lǐng)域最新熱點，但是在多年前，來自中國的億航公司就開始了無人駕駛載人航空器的逐夢之旅?，F(xiàn)在，中國已經(jīng)走在無人駕駛載人航空器研制大潮的潮頭之上。

億航推出iPad自主駕駛版載人飛行器

中國小型無人機制造商億航計劃于明年推出其單座電動垂直起降自主駕駛飛行器（ AAV）的商用版，商用版飛行器不需要飛行員，通過一個即插即用的iPad進行控制。

新版飛行器預(yù)計將更大更重，現(xiàn)有的“億航”184載重限制是單人220lb。新版飛行器是否會有雙座版還不清楚。

自2016年1月在拉斯維加斯CES展上首次公開亮相以來，這是這種載人8旋翼飛行器首次向航空專業(yè)觀眾公開展示。億航聯(lián)合創(chuàng)始人熊逸放說：“在最終完成商用版飛行器之前，我們希望向最狂熱的航空迷展出我們的飛機，奧什科什EAA航展的參觀者就是這樣的人群?！?/p>

該機目前處于比較尷尬的定位，其重量大大超出了FAA對于商用無人機55lb的重量限制，但又不能按試驗飛機進行認證，因為它是自主駕駛的，沒有飛行員，又是載人飛行器。因此沒有相關(guān)的FAA規(guī)定可以適用?！拔覀冋谂cFAA商討這一問題，”熊逸放說。

他透露，如果有足夠的需求，可以開發(fā)有人駕駛版。在這種情況下，飛行員需要飛行執(zhí)照，而由iPad自主駕駛搭載一名乘客則不需要。

自該公司于三年多前成立以來，在研發(fā)過程中已有超過20架“億航”184參與了試飛。雖然熊逸放對其中是否有飛機墜機不予置評，但他表示，“我不能說我們沒有失敗過，發(fā)現(xiàn)問題正是試飛計劃的目的?！?/p>

該機已進行過載人飛行，搭乘過該機的包括廣州市副市長，以及迪拜的高級官員。有一些飛行器自今年1月以來就已經(jīng)在迪拜的沙漠中進行試飛。

一旦該機獲得該國當局許可，迪拜市政府和億航將馬上在迪拜開展私人空中出租車試運營。熊逸放不能確定這將在何時實現(xiàn)，只透露說該機增加了一些安全設(shè)計，包括失去1-2個螺旋槳可以安全降落以及其它安全冗余。“迪拜市政府對我們的產(chǎn)品很有信心”他說。

億航同時擁有在人口稠密區(qū)進行多機同時飛行的能力，其創(chuàng)始人曾為2008年北京奧運會開發(fā)過一個指揮控制中心，該系統(tǒng)被用于管理、監(jiān)視和控制北京市的直升機、警察、醫(yī)療和應(yīng)急服務(wù)，至今仍在使用。該系統(tǒng)未來將安裝到各地，用于對億航的飛行器進行管控。

該公司在A輪和B輪融資中累計獲得5200萬美元融資，有足夠的經(jīng)費繼續(xù)研發(fā)其空中交通產(chǎn)品和系統(tǒng)，與未具名投資者進行的C輪融資也在洽談中，熊逸放表示。

億航計劃為那些想要購買個人自主駕駛飛行器的人推出一項購買計劃，自主駕駛版飛行器的定價將在20萬美元左右?！拔覀冋趯ふ夷切┫氤蔀槭着脩舻娜?，無論是支持者還是嘗鮮者，也許在自主駕駛飛行器航展現(xiàn)場的人群中就有一些這樣的人?！毙芤莘耪f。

億航進行自主駕駛空中出租車載人試飛

中國無人機制造商億航表示，其“億航”184電動垂直起降自主駕駛飛行器在研發(fā)階段的試飛中，已搭載過約40名乘客。試飛視頻顯示該公司至少試飛了兩個版本的多旋翼飛行器。

總部設(shè)在廣州的億航表示，該公司在2016年1月的拉斯維加斯CES消費電子展上首次公開展示的這種自主駕駛飛行器已進行了1000多次試飛。視頻中能看到當時展出的單座8旋翼版，和一種雙座16旋翼版。

兩型飛行器均采用安裝在機臂末端的雙電機分別驅(qū)動同軸反轉(zhuǎn)旋翼的設(shè)計，單座版采用4機臂X型布局。雙座版有8個機臂，視頻中的16旋翼版還有另一種機臂布局，采用4個T型機臂，橫臂兩側(cè)末端通過兩根支撐臂與機身相連構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)。

“億航”184的同軸反轉(zhuǎn)旋翼是一種安全冗余設(shè)計，任何一對旋翼中的一個旋翼失去動力仍可安全降落。計算機電傳飛控有足夠的安全冗余設(shè)計，在視頻中的某些試飛場景中，可以看到安裝在機身底部的兩個電池組。

億航表示，為了測試其自主駕駛飛行器，該公司獲得了中國民用航空局的特別飛行許可。從視頻中可以看到，該公司的飛行器在多種場景下進行了試飛，包括在億航連云港基地的空地上空，在廣州的一處建筑物的后院內(nèi)，還在野外進行了一次航程8.8km的飛行。

億航表示，該機在試飛中飛行速度最高達到了130km/h，高度最高達到了300m，載重最高達到了230kg。單座版“億航”184設(shè)計載重100km，巡航速度為60km/h，續(xù)航時間25min。雙座版能載重280kg，視頻中搭載該公司兩名高管的情況下實際飛行載重為210kg。

億航的自主駕駛飛行器設(shè)計具備自主飛行能力。乘客在駕駛艙內(nèi)的平板風格大屏幕上選擇目的地以后按下起飛按鈕即可起飛，飛行器將自動完成全程飛行，并通過視覺識別系統(tǒng)降落到用億航LOGO標注的降落點。

但在視頻中，億航創(chuàng)始人兼CEO胡華智在單座版飛行器中展示了類似直升機的飛行控制方式：操縱桿、方向踏板、和控制升降的總距桿。胡華智表示，該飛行器操縱簡單，飛行穩(wěn)定，感覺比直升機的操縱更精準。

億航?jīng)]有透露其自主駕駛飛行器將于何時投入商業(yè)運營。“這是一個循序漸進的過程，”胡華智說。該公司正在與中國民用航空局合作，為“自主駕駛空中出租車”制定適航認證標準?！霸谏婕叭魏巫兏锛夹g(shù)的開發(fā)和應(yīng)用時，首先是技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)生影響，然后是相關(guān)政策的制定和完善，”胡華智說。他同時透露該公司計劃2018年在全球展示“億航”184。

和多旋翼無人機一樣，自主駕駛飛行器通過改變電機速度和槳距來控制飛行。視頻中“億航”184進行了比較劇烈的機動，并在臺風天的7級風中進行了飛行，以驗證其操控性和穩(wěn)定性。視頻中還進行了霧天和夜間的試飛。該公司表示，“盡管取得了初步的成功，但“億航”184仍將進一步改進，下一步的改進將更加注重改善乘客體驗和增加可選的手動控制選項，讓有飛行經(jīng)驗的乘客能進行手動飛行?！?/p>

億航通過特別審批在中國開始自主駕駛載客飛行試運行

億航已獲得中國監(jiān)管機構(gòu)批準，允許其在國內(nèi)特定地點使用其自主駕駛飛行器進行初期載客試運行。億航方面表示，在億航和客戶方面特定地點的飛行將用于收集數(shù)據(jù)，以幫助中國民航局制定針對城市空中出租車的認證和運營規(guī)定。

億航首席財務(wù)官劉劍表示，此次得以在特定地點進行初期載客試運行，是因為中國民用航空局采用了歐洲無人駕駛系統(tǒng)規(guī)章制定聯(lián)合會（JARUS）制定的具體活動風險評估（ SORA）方法。

歐洲無人駕駛系統(tǒng)規(guī)章制定聯(lián)合會制定的具體活動風險評估方法提供了一套安全地創(chuàng)建、評估和進行需要監(jiān)管方批準的無人機飛行活動的方法，包括大型無人機，比如額載2人的“億航”216。

“這給了我們公司一個機會，因為傳統(tǒng)的新型飛機認證方式需要相當長時間，”劉劍在4月10日在亞特蘭大舉行的首屆城市空中交通會議上表示。

他說，“中國民用航空局對這種新方法的采用讓我們看到了縮短流程，提高效率的希望，中國民用航空局已批準我們在特定地點，包括我們自己和客戶的設(shè)施內(nèi)進行初期試運行?！?/p>

自去年10月獲得這一批準以來，億航已加快了飛行測試并開始接受預(yù)訂。“展望未來，我們將繼續(xù)盡可能多地進行試飛，包括在我們自己和客戶的設(shè)施內(nèi)，這樣我們才能向中國民用航空局提供測試數(shù)據(jù)，以便他們制定相關(guān)標準，”劉劍說。

其中一個客戶是中國的一個濱海度假村，他們計劃使用自主駕駛飛行器開展空中觀光業(yè)務(wù)?！八麄儾幌朐诔鞘欣锸褂盟?。他們想在他們的度假村使用它，這不是典型的城市環(huán)境。但從運行風險的角度來看這樣更簡單，有助于有關(guān)部門降低給我們審批的標準?！彼f。

近期將開展的另一種應(yīng)用場景是島嶼間的短途飛行，使用自主駕駛飛行器在島嶼間進行點到點飛行?！拔覀冊谥袊呀?jīng)收到了這兩種用戶的預(yù)定，”劉劍說。億航方面同時也在與多個城市商討開展城市內(nèi)的初期試運行。

該公司正與其所在的廣州市合作開展一項城市空中交通試點服務(wù)，自主駕駛飛行器將在河岸兩側(cè)往返飛行，作為位于市中心的一座長1km的大橋的替代交通方案。高峰時期由于擁堵問題，通過該橋用時可長達30min。

自2016年以來，億航一直在對其全電動多旋翼自主駕駛飛行器進行飛行測試，首先是8個螺旋槳的“億航”184，現(xiàn)在是雙座的“億航”216，該機為8軸16旋翼結(jié)構(gòu)?！皟|航”216現(xiàn)在是該公司的主打產(chǎn)品，劉劍說，因為其價格僅稍高于單座版的“億航”184，但可以乘坐兩人。

億航對實際運營的概念設(shè)想是，乘客進入座艙后，在觸摸屏上選定自己要去的目的地。飛行器將自主完成飛行全過程，并由指揮控制中心全程持續(xù)監(jiān)控飛行狀態(tài)。指揮控制中心可以由億航或是客戶方面運行。

“如果客戶預(yù)訂量達到一定金額，我們將為他們提供一套指揮控制系統(tǒng)。但現(xiàn)在，客戶是在指定的地點內(nèi)用于特定用途，這就像一個封閉環(huán)境，而不是城市內(nèi)那種開放環(huán)境?！彼f。

億航已經(jīng)與奧地利航空材料與結(jié)構(gòu)供應(yīng)商——奧地利未來先進復(fù)合材料公司（ FACC）達成合作，在歐洲認證和生產(chǎn)其自主駕駛飛行器。劉劍說：“從我們的角度來看，我們擅長整機、子系統(tǒng)和軟件，但坦白說我們不是結(jié)構(gòu)方面的專家。未來先進復(fù)合材料公司是碳纖維結(jié)構(gòu)制造領(lǐng)域的專家，”

他說，“我們的想法是，來自歐洲的任何潛在訂單都將由未來先進復(fù)合材料公司提供結(jié)構(gòu)組件，未來先進復(fù)合材料公司也將幫助我們在歐洲進行認證，他們可能也會去中國，因為未來先進復(fù)合材料公司的主要股東之一是航空工業(yè)（ AVIC）?！?/p>

歐洲航空安全局（ EASA）已經(jīng)拿出小型垂直起降飛機認證規(guī)定的草案?！拔覀冎廊绻痫w重量在600kg內(nèi)，認證的要求將會寬松一些，超過600kg則可能會納入普通飛機的適航性認證范圍。”劉劍說。

“我們的“億航”216屬于600kg以下級別，所以這也可能將幫助我們縮短通過最終認證的時間，”他說?！爸袊裼煤娇站忠灿幸粋€600kg的門檻，任何在這一重量以內(nèi)的飛行器都將適用新的具體活動風險評估（ SORA）審批方法?！?/p>

雖然載人測試飛行正在進行中，但劉劍認為使用自主駕駛飛行器進行貨物運輸將比城市空中交通應(yīng)用更早實現(xiàn)。億航正在準備向美國的UT公司（UnitedTherapeutics）交付幾架自主駕駛飛行器供測試，該公司是一家生產(chǎn)人體移植器官的生物科技公司。其子公司LungBiotechnology正在與幾家公司合作，使用自主飛行的垂直起降飛行器將移植器官從實驗室運送到醫(yī)院。

UT公司在加拿大有一個基地，我們將運送幾架自主駕駛飛行器到那里，以便他們能在今年晚些時候開始測試飛行。在加拿大的測試完成后，下一步就是在美國實際應(yīng)用。

（李韻編譯自AW&ST，2018-2-8;2019-4-12）