電動垂直起降無人機在后勤空運市場的潛力

格雷厄姆·沃里克

美國海軍陸戰隊一直在摸索無人后勤領域的發展，而近幾年火熱的eVTOL飛行器勾起了海軍陸戰隊的興趣，開始著眼于商業城市空中出租車市場，并評估eVTOL在軍用無人后勤上的潛力。

城市空中交通市場的快速發展，為美軍長期以來對無人后勤的興趣帶來了新的活力和機遇。出于對正如火如荼的空中出租車感到鼓舞和好奇，美國海軍陸戰隊加入了美國空軍的“敏捷載具”項目（Agility Prime），以加速電動垂直起降（eVTOL）飛行器的商業開發。

美國空軍在2020年2月發布了“敏捷載具”項目，旨在通過提供政府測試資源，幫助商業制造商獲得其空中出租車的FAA認證。還致力于培育潛在的政府市場，以早日采用商用eVTOL執行分布式后勤、醫療后送、消防、搜救、救災和基地安全等任務。

eVTOL的發展規劃

美國海軍陸戰隊對三類垂直起降（VTOL）貨運飛行器，或稱無人后勤空運（ULS-A）平臺感興趣。其中，小型無人后勤空運平臺可在9～18km的半徑范圍內運送27～68kg的物資用于小隊補給；中型無人后勤空運平臺可在28～200km半徑內運送136～227kg物資，用于排級單元補給和在遠征基地之間的貨運飛行。

eVTOL在大型無人后勤空運平臺也有用武之地，可在280～555km半徑內攜帶450～1360kg的任務載荷飛行，能從艦船到小型的簡陋岸上著陸區，以及從分發站點到遠征基地。除載貨外，這種空中自動駕駛飛行器還可以搭載人員。

美國海軍陸戰隊作戰實驗室（MCWL） 后勤創新辦公室副主任卡明·博雷利（Carmine Borrelli）表示，各層級無人后勤空運平臺的配合使用將有助于補給車隊遠離危險道路，并把有人直升機從補給任務中解放出來去執行作戰任務。小型平臺足夠簡單，只需按下操控鈕即可規劃任務，進行起飛、降落或空投貨物，并能夠簡單地返回基地或繼續執行任務即可。

戰術再補給無人機系統（TRUAS）的競爭性飛行已于2020年1月27日至31日在亞利桑那州尤馬試驗場完成，目的是評估現有小型無人機的自主空中送貨能力，有6家公司參加了比賽。

服務工程公司（Survice Engine ering） 憑借與英國馬洛伊航空公司（Malloy Aeronautics）合作開發的多旋翼貨運無人機TRV-150贏得了10萬美元的一等獎。TRV-150最多能攜帶70kg的重物，可攜帶22.5kg的任務載荷時可飛行50km。查蒂斯聯邦航空公司（Chartis Federal）憑借潛望鏡航空公司（Periscope Aviation）的Mk.4重型無人機位居第二。

海軍陸戰隊作戰實驗室將繼續開發獲得前二至三名獎項的原型機，這些原型機將以一種稍不同于以往采購系統的方式投放到艦隊中。海軍陸戰隊有望最早在2021財年對原型機開展現場用戶評估，之后可能進入采購程序。海軍陸戰隊的目標是到2023年實現初始作戰能力，到2026年實現完全作戰能力。

中型平臺方面，美國海軍陸戰隊正在ULS-A聯合能力技術演示（JCTD）計劃下與美國陸軍一起開發該平臺，將于2021年結束。該計劃著眼于自主后勤保障，并有潛力實現有限的人員疏散和緊急撤離。海軍陸戰隊的目標是到2025年達到中型ULS-A的初始作戰能力，2030年實現完全作戰能力。

預算方面，小型平臺的預算自2019財年起累計約為1.2億美元，一旦聯合能力技術演示計劃完成，就會開始為中型ULS-A計劃做準備。此外，在2019-2021年間，聯合能力技術演示計劃還將從利益相關方獲得約3000萬美元。

圖1 在評估了喬比航空的空中出租車后，軍方對eVTOL的潛力產生了興趣。

圖2 服務工程公司憑借TRV-150贏得了美國海軍戰術再補給無人機系統的競爭性飛行。

圖3 美國海軍陸戰隊的后勤運輸規劃。

eVTOL潛力巨大

圖4 商用城市空中交通飛行器不僅能運送貨物，還具有運送人員的潛力。

早在2011至2013年，美國海軍陸戰隊曾在阿富汗動用了兩架無人駕駛的卡曼K-Max直升機，這種直升機能攜帶2700kg的貨物，從阿富汗返回后便退役了。K-Maxs現在已經重新啟用，美國國會在2020年預算中新增了1850萬美元，用于提高大型ULS-A的自主性和超視距能力。

美國海軍陸戰隊對于將eVTOL應用于大型平臺力很感興趣，eVTOL有望提供一種成本更低、操作更簡單的平臺。其長期以來與美國陸軍有密切合作，海軍陸戰隊作戰實驗室將參與到“敏捷載具”項目中，實驗室將基于其分析成果在開發eVTOL用例方面提供資金和協助。

海軍陸戰隊在用例方面經驗豐富，決定了其對運送貨物的類別及運送方式有明晰的預期。博雷利表示，期待在2021年參與到空軍的“敏捷載具”項目中，由此可以開發一些使用案例，并開始在更大的平臺上攜帶其他期望運送的貨物。

自美國國防部的國防創新部門資助喬比航空（Joby Aviation）和小鷹航空（Kitty Hawk）探索空中出租車的軍事用途以來，海軍陸戰隊作戰實驗室的后勤創新辦公室對eVTOL的興趣已經持續了好幾年，但應用eTVOL的想法難以向用戶群體推廣。不過，隨著空中出租車行業的發展勢頭不斷增強，這一情況正在發生變化。

例如，最初海軍陸戰隊要求大型無人后勤空運平臺達到K-Max直升機那樣的2700kg攜帶能力。但當看到商用城市空中交通飛行器不僅能運送貨物，還具有運送人員的潛力時，海軍陸戰隊調整了這一要求，以適應大多數eVTOL所具備的450～ 900kg的載重能力。

博雷利認為，如果城市空中交通市場中，朝著450kg載重能力方向發展的貨運平臺占絕大多數，那此類平臺的成本將大幅降低。因此，符合海軍陸戰隊最大利益的做法是，探究如何才能更好地利用這一類型的平臺，就450kg級別而言，海軍陸戰隊期望搭上行業的順風車。

同時，美國海軍陸戰隊仍在研究更大載重量的平臺，希望將載重需求先提高到900～1360kg，最終再逐步提高到2700kg，因為仍有需要在2700kg重量級運送的貨物。但目前重要的是走出去，親身體驗eVTOL市場能帶來的變化，而不是耿直的閉門制造昂貴的航空平臺。

2020年2月，美國空軍的敏捷載具項目辦公室發布了“創新能力開放”（ICO），為原型機項目建立了合同框架，以展示eVTOL飛行器是否能像其開發者宣稱的那樣徹底改變應用環境，尤其是在后勤領域。

根據“創新能力開放”（ICO）框架，該服務將一直開放到2025年2月28日，計劃發布一系列針對不同“興趣領域”（AOI）的征集活動。其中第一項“空中競賽認證”已于2月25日發布。

美國空軍辦公室將在第一個“興趣領域”下簽發合同，生成測試報告，以驗證各公司對其空中車輛的能力宣稱。敏捷載具項目綜合產品團隊負責人內森·迪勒（Nathan Diller）表示，根據測試報告的內容，該服務有可能推進到下一階段，甚至可能進行早期采購

參與競賽的公司可以憑借生成的測試報告獲得軍事認證，允許利用短期的政府用例來加快其商業認證，進一步獲得商業收益和數據，從而加速技術的廣泛應用。美國空軍的目標是到2023年使“一小部分”空中車輛達到初始作戰能力。