優(yōu)步城市共享空中出租車的愿景

格拉漢姆·沃里克

網(wǎng)約車巨頭優(yōu)步公司發(fā)布了一份86頁篇幅的白皮書，詳細(xì)描述了該公司對城市共享空中出租車的愿景。該公司認(rèn)為采用分布式電推進(jìn)系統(tǒng)的垂直起降飛行器不僅具有良好的安全性，而且在成本和噪聲方面非常適合在城區(qū)運(yùn)營。白皮書中從飛行器性能目標(biāo)、成本、監(jiān)管認(rèn)證和基礎(chǔ)設(shè)施等方面介紹了該公司對這一新興事物的看法和期待。

如果技術(shù)和法規(guī)允許，網(wǎng)約車公司優(yōu)步公司（Uber）希望盡快在交通擁堵的城市運(yùn)營空中出租車，為研發(fā)此類飛行器的研發(fā)企業(yè)提供他們急需的東西。

在10月27日發(fā)布的這份長達(dá)86頁的白皮書中，優(yōu)步詳細(xì)介紹了該公司的概念。不僅為飛行器研發(fā)企業(yè)提出了設(shè)計要求，還列出了讓城市空中交通這一概念變成現(xiàn)實所需的認(rèn)證、基礎(chǔ)設(shè)施、空域和監(jiān)管要求。

優(yōu)步的概念基于的是采用分布式電推進(jìn)（DEP）技術(shù)的4座小型垂直起降飛行器，以提高安全性和降低噪聲。初期將由1名飛行員駕駛，但最終將采用自動駕駛。

優(yōu)步公司首席產(chǎn)品官杰夫·霍爾登說，優(yōu)步不會生產(chǎn)這種飛行器，與自動駕駛汽車一樣，優(yōu)步只會購買和運(yùn)營。該公司還準(zhǔn)備與多個城市在審批和基礎(chǔ)設(shè)施投資方面展開合作，并與制造商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，以加快認(rèn)證進(jìn)程。

“優(yōu)步的價值主張把時間還給人們，讓人們可以在后座上做點什么，而不是開車，”杰夫·霍爾登說。“我們在改善城市交通方面發(fā)揮了一些作用，希望能讓交通效率繼續(xù)提高，因此飛行是很自然的延伸選擇。我們看到了從地面2維移動轉(zhuǎn)向空中3維移動的可能性，這提供了一種新的，不僅容量具有可比性，而且速度更快的交通方式。”

他說，“從技術(shù)現(xiàn)狀來看，我們意識到垂直起降領(lǐng)域有著一個健康的、蓬勃發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，因此我們決定參與其中。白皮書是我們進(jìn)入這個生態(tài)系統(tǒng)的第一個嘗試，白皮書中說的就是我們從優(yōu)步的角度對這一新興事物的看法。開拓空中共享出行服務(wù)，這是我們看到的挑戰(zhàn)和潛力所在，和我們能有所作為的地方。”

“優(yōu)步公司進(jìn)軍城市空中出租車最令人興奮的一點是，這將為整個空中交通系統(tǒng)的發(fā)展帶來極大可行性，”美國宇航局（NASA）按需交通研究高級顧問馬克·莫里說，“優(yōu)步帶來了一個非常重要的缺失元素 — 1家準(zhǔn)備購買這些飛行器并專注于發(fā)展所需的基礎(chǔ)設(shè)施和本地審批流程的大公司。”

“我們?yōu)樾袠I(yè)帶來的是已經(jīng)準(zhǔn)備好的旺盛需求，”杰夫·霍爾登說。“如果你明天可以打開優(yōu)步公司應(yīng)用程序，在1h車程或是9min的飛行之間選擇，而且價格接近，誰不會選擇飛行呢？就像我們能像白皮書中描繪的那樣，如果我們將期待變?yōu)閷崿F(xiàn)，我們的用戶群將會非常興奮。”

要建立一個垂直起降飛行共享網(wǎng)絡(luò)，飛行器必須安全和安靜，速度必須足夠快。如此才能比地面出行節(jié)省大量時間，并能夠在擁擠的城市環(huán)境中運(yùn)行。價格必須低到能夠與地面交通相媲美，并且比買一輛車便宜。飛行器必須足夠小以實現(xiàn)高利用率，但也必須有足夠的載客量以提高旅客吞吐量。

優(yōu)步公司對安全和安靜有量化的思考。白皮書中說，“為獲得市場認(rèn)可，乘坐垂直起降飛行器必須比汽車更安全。”優(yōu)步最初的目標(biāo)是里程死亡率做到目前聯(lián)邦航空局（FAA）第135部分規(guī)定中要求的四分之一，比開車安全兩倍。分布式電推進(jìn)系統(tǒng)提供的安全冗余是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。

優(yōu)步公司還預(yù)計，自動駕駛和輔助有人駕駛將提升安全性，“除目視避開障礙物和其它飛行器外，無需飛行員手動操作。”飛行員無需直接駕駛飛機(jī)，只需輸入飛行路線。這將減輕工作負(fù)荷和提升態(tài)勢感知能力。

“我們將從有人駕駛開始，以更快地進(jìn)入市場，” 杰夫·霍爾登說。“我們通往自動駕駛的路徑是循序漸進(jìn)的。我們可以在飛機(jī)上安裝很多自動駕駛裝置，讓它們在后臺運(yùn)行，從一個較低的起點開始，積累統(tǒng)計數(shù)據(jù)，證明自動駕駛系統(tǒng)能夠勝任。我們認(rèn)為這是讓自動駕駛技術(shù)通過認(rèn)證的重要方法。”

“這是垂直起降技術(shù)70年發(fā)展追求的技術(shù)圣杯，”垂直飛行技術(shù)協(xié)會（AHS International）執(zhí)行理事邁克·赫斯徹博格說。以前的垂直起降技術(shù)在機(jī)械上很復(fù)雜，容易發(fā)生故障，電推進(jìn)技術(shù)既簡單和又有很強(qiáng)的安全冗余。優(yōu)步提出的事情“將在五年內(nèi)變得可行”，赫斯徹博格相信。

“美國聯(lián)邦航空局正轉(zhuǎn)向更基于行業(yè)共識的監(jiān)管，對技術(shù)變革的接受度也提高了，就在幾年前還不是這樣。”他說。“與萊昂納多AW609那種傾轉(zhuǎn)翼飛機(jī)寬泛的目標(biāo)用途范圍相比，優(yōu)步的任務(wù)相當(dāng)簡單。飛行器將在已知的點之間簡單地來回飛行，用途定義越精確，實現(xiàn)起來就越簡單。”

圖1 由谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人拉里·佩奇投資的創(chuàng)業(yè)公司Zee.Aero正在加州霍利斯特對其多旋翼電動垂直起降飛行器進(jìn)行試飛。

噪聲問題對公眾接受度至關(guān)重要，優(yōu)步設(shè)定的目標(biāo)是飛行器在80m高度上產(chǎn)生67dB噪聲影響，這相當(dāng)于“羅賓遜”R-44四座直升機(jī)噪聲水平的四分之一，是住宅區(qū)卡車噪聲水平的一半。“垂直起降飛行不會對社區(qū)的安寧產(chǎn)生干擾，這非常重要。”白皮書中說。

莫里說，“優(yōu)步公司很適當(dāng)?shù)仃P(guān)注了這些新型飛行器需在何種程度上實現(xiàn)社區(qū)噪聲目標(biāo)的問題，最終目標(biāo)是基本融入任何地方的背景噪聲水平。”白皮書中還為遠(yuǎn)期和近期干擾制定了目標(biāo)，這些目標(biāo)將限制白天和夜間在較大的垂直起降場和較小的垂直起降點的飛行頻率。

分布式電推進(jìn)技術(shù)在降低噪聲方面起著關(guān)鍵作用，因為使用的是多個更小的電動機(jī)和更小的、槳尖速度更低的螺旋槳，而不是通過內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動尾槳和主旋翼，旋翼的槳尖速度高是直升機(jī)噪聲大的主要原因之一。同時，電推進(jìn)還不會產(chǎn)生二氧化碳等污染物排放。

與直升機(jī)不同，優(yōu)步的垂直起降飛行器不會被設(shè)計成長續(xù)航時間或可承擔(dān)各種任務(wù)的類型。近期的下限目標(biāo)是時速240～370km，可連續(xù)進(jìn)行兩次航程各80km的飛行，有足夠的能量進(jìn)行兩次1min的垂直起降過程，外加備用能量。

“我們的分析表明，這個設(shè)計的任務(wù)范圍可以在五年內(nèi)實現(xiàn)，”優(yōu)步公司表示。該公司的設(shè)想是搭載4名乘客，起飛重量1.8t的有翼飛行器，巡航升阻比至少達(dá)到10，電池包容量140kW時，能量密度400Wh/kg，循環(huán)壽命2000次。毫無疑問，電池的能量密度會限制垂直起降飛行器的航程，但電池封裝技術(shù)的進(jìn)步會帶來幫助。

可承受性取決于高利用率和大規(guī)模生產(chǎn)。商用直升機(jī)通常年飛行時間僅300h。共享出行的車輛每年的行駛時間是3000～5000h，優(yōu)步公司對空中出租車設(shè)定的目標(biāo)是每年飛行2080h。飛行器壽命為25000～27000h或13年。這一假設(shè)基于的設(shè)定是飛行器可出勤時間50%，每天8h，每年260天。

圖2 優(yōu)步公司城市空中出租車概念設(shè)想中的4座電動垂直起降飛行器在垂直起降點之間飛行，從有人駕駛開始，最終實現(xiàn)自動駕駛。

白皮書中說，“飛行器應(yīng)用程度與可接受的采購價格緊密相關(guān)。”該公司設(shè)定的價格目標(biāo)是，初期產(chǎn)量和生產(chǎn)速度相當(dāng)于直升機(jī)的情況下，單價為120萬美元。在近期，隨著產(chǎn)量上升到每年500架左右，單價將降至60萬美元。遠(yuǎn)期來看，如果年產(chǎn)量達(dá)到5000架，則自動駕駛飛行器的單價將降至20萬美元。“實現(xiàn)如此高的產(chǎn)量對垂直起降飛行來說將是變革性的。”優(yōu)步公司表示。

根據(jù)白皮書中列出的這些和其它價格假設(shè)，優(yōu)步公司估計，自動駕駛飛行器的直接飛行成本將接近每千米31美分，相當(dāng)于每地面千米22美分。“我們可以預(yù)計，一次72km的飛行，相當(dāng)于地面96km的車程，只需15min，成本可低至21美元。”白皮書中說。

“我們可以更有效地使用這些飛行器，”杰夫·霍爾登說。“私家車的利用率約為4%，但對于空中出租車來說，可以達(dá)到80%。這樣我們就可以把價格降低到擁有一輛車的成本以下，這樣或許人們就沒有理由不選擇優(yōu)步代替所有交通工具了。

“我們不需要從上千架飛行器開始，”他說。“我們可以從一架飛行器，或者從一條路線上運(yùn)營幾架飛行器開始，這樣去了解這項業(yè)務(wù)，并證明它已經(jīng)準(zhǔn)備好了普及。以此獲得信心然后擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。”如果說該公司允許用戶在特定地點預(yù)定直升機(jī)飛行的“優(yōu)步直升機(jī)”服務(wù)是一種高端產(chǎn)品的話，那么優(yōu)步空中出租車則是更加大眾化的產(chǎn)品。

優(yōu)步公司也在考慮在公共交通樞紐建設(shè)垂直起降場和起降點。“垂直起降飛行器不會降落在你的家門口。”他說。“我們考慮的是多模式的。”該公司的“Uberhop”和“Uberpool”地面交通服務(wù)廣泛用于往返公共交通站點的“最后一公里”出行，這也為優(yōu)步空中出租車提供了一個業(yè)務(wù)模型。

利用優(yōu)步公司對用戶出行模式的了解，白皮書詳細(xì)介紹了可以在洛杉磯和倫敦運(yùn)營的空中出租車網(wǎng)絡(luò)，以及它們將如何帶來不同。“他們對潛在的基礎(chǔ)設(shè)施，以及在特定的城市中此類基礎(chǔ)設(shè)施需要設(shè)置在何處才能實現(xiàn)節(jié)省時間的目標(biāo)進(jìn)行了更深入的研究，”莫里說。“而且優(yōu)步的分析結(jié)合了實際乘客數(shù)據(jù)，所以是結(jié)合實際用戶需求的。”

“我們必須有一架飛行器。如果這是唯一的問題，那我們可以從直升機(jī)開始。但這不可能。”杰夫·霍爾登說，問題在于噪聲、安全性和運(yùn)營成本。因此，優(yōu)步已準(zhǔn)備好跟具備運(yùn)營空中出租車網(wǎng)絡(luò)需要的基礎(chǔ)設(shè)施的城市合作，并幫助支付基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及獲得運(yùn)營許可所需的工作的費(fèi)用。

優(yōu)步公司也準(zhǔn)備為加速認(rèn)證過程做些事情。杰夫·霍爾登表示。美國和歐洲的法規(guī)都準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向以行業(yè)共識為基礎(chǔ)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，以加快小型飛行器的認(rèn)證過程。“我們非常關(guān)注這一問題。這是一個好的開始，優(yōu)步可以在標(biāo)準(zhǔn)制定方面提供幫助，并為其它對空中出租車業(yè)務(wù)感興趣的相關(guān)方充當(dāng)避雷針。”他說。

優(yōu)步公司的愿景對新興的按需移動行業(yè)是一大推動。摩爾說：“現(xiàn)在有一家大型運(yùn)營企業(yè)站出來，說‘如果你能制造這些飛行器，那我們就準(zhǔn)備好將它們應(yīng)用到城市中去了。’行業(yè)不再處于栽下梧桐等鳳凰的階段，現(xiàn)在客戶和需求就在這里，這是任何一家公司將這些新技術(shù)和原型轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品所需要的。” ■