2022電動垂直起降飛行器主要進(jìn)展

近年來，電動垂直起降（eVTOL）飛行器受到航空界、政府、軍方和研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注，研發(fā)及融資活動呈現(xiàn)加速增長態(tài)勢。2022年，各國適航管理機構(gòu)初步理清了對這一全新品類飛行器的適航審定標(biāo)準(zhǔn)和路線，大量初創(chuàng)企業(yè)競跑沖刺適航認(rèn)證，預(yù)計2024—2025年可完成適航認(rèn)證進(jìn)而實現(xiàn)商業(yè)運營。

截至2022年年底，美國垂直飛行協(xié)會（VFS）宣布所收錄的電動垂直起降（eVTOL）飛行器設(shè)計概念已超過750個，其中包含矢量推力構(gòu)型258個、復(fù)合翼構(gòu)型138個、多旋翼構(gòu)型215個、單旋翼構(gòu)型51個，相關(guān)研發(fā)活動主要集中在美國、英國、中國和德國。

矢量推力構(gòu)型

矢量推力構(gòu)型的eVTOL飛行器使用矢量推進(jìn)器（傾轉(zhuǎn)旋翼、傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇等）提供升力并輔助巡航，由機翼提供巡航升力。綜合考慮航程和速度，矢量推力構(gòu)型最具優(yōu)勢，技術(shù)難度最大，是目前獲得意向訂單最多的構(gòu)型。

喬比公司的S4

喬比（Joby）公司成立于2009年，從2018年開始S4飛機的適航審定，最大起飛質(zhì)量為2.2t，航程270km，最大平飛速度315km/h，計劃2025年投入運營。喬比公司的第二架預(yù)生產(chǎn)原型機于2022年1月獲得美國聯(lián)邦航空局（FAA）特殊適航認(rèn)證和美國空軍適航批準(zhǔn)。2022年5月，喬比公司獲得了FAA頒發(fā)的FAR- 135部航空承運人證書，使之可以按需開展商業(yè)空中出租車運營。2022年8月，喬比公司擴(kuò)展了與美國國防部（DoD）的現(xiàn)有合同，海軍陸戰(zhàn)隊、陸軍、海軍和空軍都將測試喬比公司的S4，并探索緊急醫(yī)療救護(hù)等使用場景。2022年10月，F(xiàn)AA發(fā)布了針對喬比公司eVTOL的適航審定專用條件（SC），這是其發(fā)布的第一個eVTOL適航專用條件。2022年12月，S4的空中滑行通過FAA的系統(tǒng)審查。

阿徹公司的“午夜”

阿徹公司的“午夜”

阿徹（Archer）公司成立于2018年。該公司的“午夜”（Midnight）是一架固定翼飛機，12個電動旋翼分布在機翼上，6個五葉片的前旋翼能夠完全向前傾斜，以實現(xiàn)高效的、由機翼支撐的巡航模式，6個兩葉片的后旋翼在飛行階段結(jié)束后將簡單地停在低阻力方向，實現(xiàn)垂直降落；巡航高度約610m，最高速度可達(dá)241km/h，航程可達(dá)160km；計劃2024年年底通過 FAA 認(rèn)證，2025 年開始運營。

2022年4月，阿徹公司和美國聯(lián)合航空公司成立了一個聯(lián)合咨詢委員會，以便在阿徹公司的“午夜”的開發(fā)過程中提出與維護(hù)運營概念相關(guān)的建議。2022年7月，阿徹公司選擇霍尼韋爾公司提供飛行控制驅(qū)動技術(shù)和微蒸發(fā)循環(huán)冷卻系統(tǒng)（Micro VCS）；2022年11月中旬，生產(chǎn)型“午夜”正式亮相，11月下旬實現(xiàn)演示驗證機Maker從垂直升降到全翼式飛行的首次完整過渡飛行；同樣在11月，阿徹公司宣布了與聯(lián)合航空公司合作開通的第一條eVTOL航線，這條航線將運送乘客往返紐瓦克機場和曼哈頓市中心的一個直升機機場。

百合公司的“百合”

百合（Lilium）公司2015年成立，2017年第一架全尺寸雙座原型機首飛，2019年5座原型機“百合”首飛?！鞍俸稀睋碛?6臺電驅(qū)動涵道風(fēng)扇發(fā)動機，巡航高度3000m，巡航速度280km/h，續(xù)航里程250km左右。百合公司計劃2023年開始生產(chǎn)5座的“百合”，2024年前投入運營。2022年5月，百合公司宣布成功完成歐洲航空安全局（EASA）第二次設(shè)計組織批準(zhǔn)（DOA）審核，正在與EASA和FAA合作為“百合”飛機進(jìn)行型號認(rèn)證；2022年9月，技術(shù)演示機“鳳凰”2實現(xiàn)了從垂直懸停到平飛的完整過渡飛行；2022年10月，沙特航空公司與百合公司簽署了一份諒解備忘錄，計劃在沙特建立eVTOL運營網(wǎng)絡(luò)并購買100架“百合”。

垂直公司的VX4

垂直公司的VX4

垂直（Vertical）公司成立于2016年，首架eVTOL飛機于2018年獲得民航局飛行許可，其5座VX4為傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型，航程160km，巡航速度240km/h，最高時速320 km/h，計劃2025年獲得適航證。2022年7月，垂直公司選擇中國臺灣的鋰電池企業(yè)能元科技為VX4的電池供應(yīng)商。2022年9月，獲得了英國民航局的飛行許可，VX4原型機完成首次系留懸停試飛，在離地面約1m處懸停了10min。垂直公司表示，VX4已獲得超過 1400 架有條件預(yù)訂，包括美國航空公司（已為前50架交了預(yù)付款）、維珍大西洋航空公司、日本航空公司和亞洲航空公司等。

復(fù)合翼構(gòu)型

復(fù)合翼構(gòu)型的eVTOL飛行器使用完全獨立的推進(jìn)器（非矢量推力）用于巡航和提供升力，由機翼提供巡航升力。復(fù)合翼構(gòu)型在航程、速度和技術(shù)難度方面都處于中等水平。

Volocopter公司的VoloConnect

Volocopter公司成立于2011年，已完成了VC1、VC2和VC200原型機的飛行技術(shù)驗證。Volocopter公司的VoloConnect飛機為4座，最大速度250km/h，巡航速度180km/h，航程100km，商用載荷為300～400kg，2022年5月首飛，計劃于2026年取證。2022年6月，Volocopter公司宣布將采用微軟公司的Azure云計算操作系統(tǒng)使VoloIQ系統(tǒng)成為Volocopter的城市空中交通（UAM）工具和地面基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字平臺；委托代傲（Diehl）公司設(shè)計并生產(chǎn)了一個分光器，為飛機上的18個旋翼提供控制信息，代傲公司還將負(fù)責(zé)開發(fā)數(shù)據(jù)集中單元（DCU）。

峰飛公司的V1500M“盛世龍”

峰飛公司的V1500M“盛世龍”

上海峰飛航空科技有限公司成立于2017年。該公司的自動駕駛eVTOL載人飛行器V1500M“盛世龍”飛機頂部搭載了8個旋翼提供垂直起飛及降落階段的升力，當(dāng)高度達(dá)到150m、空速達(dá)到160～180km/h后，機翼可產(chǎn)生足夠的升力，頂部旋翼停轉(zhuǎn)并鎖定，飛機進(jìn)入固定翼巡航模式。V1500M可搭載4人，最大起飛質(zhì)量1.5t，巡航速度200km/h，最大航程250km，計劃于2024年取得適航認(rèn)證，2025年投入商業(yè)化運營。2022年1月，峰飛公司完成V1500M的固定翼轉(zhuǎn)換飛行演示，并宣布在德國奧格斯堡成立歐洲研發(fā)及適航中心。2022年 6月，V1500M改進(jìn)型全尺寸驗證機（2號機）完成飛行演示，相比1號驗證機進(jìn)行了多項升級優(yōu)化。

BETA公司的阿利亞250飛機

BETA公司的阿利亞250

BETA公司成立于2017年，其阿利亞（Alia）250飛機最大起飛質(zhì)量約3.2t，客運型為2座，貨運型載荷635kg，最高速度約270km/h，航程可達(dá)463km，2021年5月成為首個獲得美國空軍載人飛行許可的eVTOL，計劃2024年取得FAA適航證。2022年1月，美國陸軍與BETA公司簽訂了測試合同，將對阿利亞250進(jìn)行測試以評估任務(wù)適用性，包括該機的航程、飛行高度和有效載荷等相關(guān)性能，以及運載指定貨物和后勤運輸任務(wù)；2022年3月，美國空軍飛行員首次成功試飛阿利亞250；2022年5月，阿利亞250采用固定翼模式完成長達(dá)2200km的飛行，耗時8天并在途中充電7次；2022年9月，原型機安裝了垂直起降電驅(qū)系統(tǒng)并開始懸停試飛；2022年12月，BETA公司與美國國家航空研究所（NIAR）和FAA合作，對全尺寸電池系統(tǒng)進(jìn)行了15m跌落測試。

Eve公司的Eve eVTOL

Eve公司 成 立 于2020年10月，是巴西航空工業(yè)公司的子公司，其未命名的Eve eVTOL為5座，有8個垂直起降專用推進(jìn)器和兩個飛行推進(jìn)器，巡航速度未知，航程估計為100km，預(yù)計2025年取得適航證。2022年5月，Eve公司與Zanite公 司合并后在紐約證券交易所上市；2022年7月，Eve公司在范堡羅航展上首次展示了eVTOL飛機客艙的全尺寸模型，還披露了與巴航工業(yè)和BAE系統(tǒng)公司簽署的意向書，其中包括Eve公司的150臺eVTOL的潛在訂單；2022年9月，Eve公司使用包機運營商的直升機在芝加哥市中心進(jìn)行了為期三周的城市空中交通模擬。

多旋翼構(gòu)型

多旋翼構(gòu)型的eVTOL飛行器由多個旋翼提供升力，通過調(diào)整各旋翼轉(zhuǎn)速來控制姿態(tài)及巡飛，無機翼。多旋翼構(gòu)型航程短、速度低、技術(shù)難度最小。

億航公司的EH216

Eve公司的eVTOL

億航公司的EH216-S

億航公司成立于2014年，2018年獲中國民航局批準(zhǔn)成為中國第一家載人級自動駕駛飛行器適航審定試點單位。其雙座EH216 eVTOL采用全備份動力冗余安全性設(shè)計，以及8軸16槳的分布式電推進(jìn)系統(tǒng)，最大載荷220kg，滿載最大航程30km，最大巡航速度130km/h，包含載人級的EH216-S、應(yīng)用于高層消防的EH216-S以及應(yīng)用于中短途空中物流的EH216-L。2022年2月，中國民航局正式發(fā)布《億航EH216-S型無人駕駛航空器系統(tǒng)專用條件》，億航與中國民航局建立了常態(tài)化工作協(xié)同機制。2022年6月，西班牙國家航空服務(wù)提供商ENAIRE與億航宣布將在U-Space和城市空中交通領(lǐng)域展開合作。2022年10月，EH216在西班牙完成歐盟的歐洲天空一體化空中交通管理研究項目（SESAR AMU-LED）飛行演示。2022年11月，億航公司加入歐盟航天計劃機構(gòu)多旋翼垂直起降飛行器中的應(yīng)用（SAMVA）項目，將歐洲地球同步衛(wèi)星導(dǎo)航增強服務(wù)系統(tǒng)（EGNOS）應(yīng)用于先進(jìn)空中交通。

Volocopter的2X

雙座Volocopter 2X是Volocopter VC200原型機的改進(jìn)版，有6個Y形支柱軸上伸出，每個Y軸的交叉點有一個垂直的推進(jìn)器，另外12個推進(jìn)器位于支柱的端部，這18個推進(jìn)器和三相永久磁鐵同步無刷直流電動機由9組電池供電。2017年9月，Volocopter 2X首次實現(xiàn)無人駕駛飛行，2018年1月首次載人飛行，有效載荷160kg，續(xù)航能力為27min，航程27km，巡航速度100km/h，預(yù)計2024年投入使用。2022年3月，全尺寸原型機在巴黎進(jìn)行了飛行測試并測量了噪聲；2022年10月，在意大利試飛并展示先進(jìn)空中交通(AAM)服務(wù),并在VoloIQ數(shù)字平臺上托管交互式預(yù)訂流程。

單旋翼構(gòu)型

單旋翼構(gòu)型的eVTOL飛行器有大的單旋翼，如電動直升機或電動自轉(zhuǎn)旋翼機，無機翼或有短機翼。單旋翼構(gòu)型因在噪聲和安全方面存在技術(shù)難度，在研數(shù)量較少。

目前較具代表性的是美國Jaunt公司的“旅途”（Journey）飛機。Jaunt公司成立于2019年，其“旅途”飛機為5座，巡航速度282km/h，航程129km，最大起飛質(zhì)量2.7t，最高飛行高度1800m，演示驗證機已完成超過300h的載人飛行測試（含1000多次起飛和著陸）。2022年2月，Jaunt公司宣布被美國空軍（USAF）和美國特種作戰(zhàn)司令部（USSOCOM）選定，繼續(xù)參與美國空軍創(chuàng)新中心AFWERX的下一階段高速垂直起降（HSVTOL）概念挑戰(zhàn)賽活動。美國機場管理運營商Avports公司和Jaunt公司簽署了一份諒解備忘錄以協(xié)調(diào)將eVTOL飛機納入航空生態(tài)系統(tǒng)，Avports公司加入了Jaunt公司的基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)盟（Access Skyways），該聯(lián)盟旨在解決城市空中交通中的一些關(guān)鍵挑戰(zhàn)。2022年8月，Jaunt公司與韓國AAM服務(wù)的初創(chuàng)公司MintAir建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，MintAir公司簽署了一份意向書并將購買最多40架Jaunt公司的eVTOL。

Jaunt公司的“旅途”

結(jié)束語

電推進(jìn)消除了溫室氣體和其他污染物的排放，有效降低飛行噪聲，提高推進(jìn)效率，降低維護(hù)成本。但受限于電池能量密度、電機功重比和效率等核心技術(shù)的發(fā)展水平，大中型純電飛機的商業(yè)應(yīng)用還有待觀察，而小型eVTOL飛行器則有望在未來2～3年率先投入使用。