“空中的士”引領(lǐng)未來(lái)交通

隨著城市化進(jìn)程的加速，地面交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重。電動(dòng)垂直起降航空器作為一種新型交通工具，可以在低空開(kāi)辟新的交通通道，探索空中交通新模式。

空中的交通新寵

2023年10月，我國(guó)自主研制的電動(dòng)垂直起降航空器（M1-eVTOL）在上海實(shí)現(xiàn)首飛。這種航空器不需要跑道，可以像直升機(jī)一樣垂直起降，具備在擁堵的城市中自由穿梭的能力，為城市交通提供了一種高效、環(huán)保的出行方式，被稱(chēng)為“空中的士”。

“空中的士”是融合航空工程與汽車(chē)工程，服務(wù)社會(huì)大眾的飛行汽車(chē)。根據(jù)其升空動(dòng)力原理，可分為飛航型、動(dòng)升型、復(fù)合型三大類(lèi)。飛航型采取空氣動(dòng)力原理產(chǎn)生升力飛行，動(dòng)升型采取動(dòng)升力原理操控，復(fù)合型介于飛航型與動(dòng)升型之間。

M1-eVTOL“空中的士”起飛質(zhì)量為2000千克，有效載重為500千克，可乘坐5人。其巡航速度為200千米/時(shí)，設(shè)計(jì)航程為250千米。該航空器既可短距起降，也能垂直起降，還可空中懸停，并機(jī)動(dòng)飛行。“空中的士”的零部件全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，且實(shí)現(xiàn)了全電驅(qū)動(dòng)、低噪聲、零排放。

M1-eVTOL“空中的士”作為無(wú)人機(jī)的放大型，采用了復(fù)合型氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)置緊湊，整機(jī)安排非常合理。

“空中的士”的機(jī)翼采取上翹式平直上單翼、帶翼梢小翼設(shè)計(jì)，具有良好的空氣動(dòng)力，升力大，阻力小，有利于巡航；采取橢圓體單機(jī)身、長(zhǎng)桿體動(dòng)力艙，配置20片螺旋槳，以獲得良好的垂直起降性能；設(shè)置高抬雙尾翼，以獲得良好的穩(wěn)定性與操控性；安裝前三點(diǎn)支撐式起落架，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，容易保持機(jī)身穩(wěn)固，并符合低空低阻要求，獲得了良好的起/降能力；采取全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度和輕量化。

“空中的士”的座艙酷似轎車(chē)座艙，并列雙排，開(kāi)設(shè)了側(cè)機(jī)門(mén)，方便人員上下機(jī)艙。艙內(nèi)配備航空座椅、電子地圖、空調(diào)、音響等，乘坐安全舒適。

“空中的士”的適航工作——全機(jī)動(dòng)力地面測(cè)試、電磁兼容測(cè)試、全動(dòng)力空中測(cè)試、氣動(dòng)伺服彈性測(cè)試、動(dòng)力系統(tǒng)失效模式測(cè)試、懸停試飛、低速飛行試飛等正有序進(jìn)行。

電驅(qū)、電控系統(tǒng)特性

“空中的士”把握當(dāng)今科技發(fā)展的趨勢(shì)，采用電驅(qū)動(dòng)力和電控系統(tǒng)，并形成了分布式控制的特色。

相比內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，電驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)的性能優(yōu)勢(shì)十分明顯，它不需要結(jié)構(gòu)復(fù)雜的動(dòng)力裝置、不需要燃油系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，節(jié)能環(huán)保?！翱罩械氖俊笔褂昧诵滦蛣?dòng)力電池，巡航速度超過(guò)180千米/時(shí)，續(xù)航距離超過(guò)1200千米。

電控系統(tǒng)既不需要復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)的操縱，也不需要液壓裝置的輔助及助力，整套系統(tǒng)質(zhì)量輕，整潔美觀。尤其是多套電控系統(tǒng)可同時(shí)操作，協(xié)調(diào)動(dòng)作，還有多余度線路保障，有助于系統(tǒng)可靠和飛行安全?！翱罩械氖俊本邆淙四樧R(shí)別、衛(wèi)星導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛和沉浸式人工智能系統(tǒng)，能夠科學(xué)規(guī)劃航線。

理想的機(jī)場(chǎng)通勤運(yùn)載器

乘飛機(jī)出行雖然具有速度快、效率高、航線覆蓋廣等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些不便之處。例如，機(jī)場(chǎng)一般位于城市郊區(qū)，往返機(jī)場(chǎng)的路程比較遠(yuǎn)。此外，機(jī)場(chǎng)安檢和候機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)致乘客的時(shí)間被浪費(fèi)。以往也曾有人想到利用直升機(jī)解決這一難題，但乘坐直升機(jī)往返費(fèi)用高昂，噪聲擾民，缺乏專(zhuān)門(mén)航線直航，也缺乏供直升機(jī)滑跑起降的場(chǎng)地。

“空中的士”能夠無(wú)機(jī)場(chǎng)垂直起降，能夠低空懸停，可以左右轉(zhuǎn)向，進(jìn)退自如，能夠?qū)崿F(xiàn)“點(diǎn)到點(diǎn)”的客運(yùn)，成為方便、實(shí)用、理想的機(jī)場(chǎng)通勤運(yùn)載器。有了適航證的“空中的士”會(huì)以最短路徑、最佳起降方式、最快速度、最簡(jiǎn)便方式兌現(xiàn)與民航機(jī)的對(duì)接，方便直抵機(jī)場(chǎng)，且首尾兩頭可以直接對(duì)接民航航線，形成最佳通勤路徑，解決機(jī)場(chǎng)通勤難的問(wèn)題。“空中的士”可以將原本2～3小時(shí)的地面車(chē)程縮短到30分鐘左右，方便城市間短途的空中旅途需求，提高出行效率。

2024年3月，eVTOL“空中的士”從廣東深圳蛇口郵輪母港起飛，經(jīng)過(guò)約20分鐘的飛行，降落在珠海九洲港碼頭。這是全球首條跨?？绯请妱?dòng)垂直起降航空器航線的首次公開(kāi)演示飛行。深圳、珠海分別位于珠江口東西兩岸，以往乘車(chē)出行要繞道南沙大橋或者虎門(mén)大橋，用時(shí)2～3小時(shí)?！翱罩械氖俊辈恍枰獋鹘y(tǒng)機(jī)場(chǎng)和跑道，僅需20分鐘就可以完成深圳、珠海間的跨城之旅。

可以預(yù)見(jiàn)，在不久的將來(lái)，“空中的士”有望在城市立體交通、機(jī)場(chǎng)通勤、應(yīng)急救援等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

（摘自《科學(xué)畫(huà)報(bào)》2024年第4期）