電動垂直起降無人機(jī)重塑貨運(yùn)市場格局

格雷厄姆·沃里克

電子商務(wù)市場的增長為眾多初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展提供了動力，這些公司希望利用電動垂直起降（eVTOL）和自主技術(shù)大幅降低成本，增加航空貨運(yùn)量。

人們對當(dāng)日送達(dá)和次日送達(dá)的需求與日俱增，尤其是農(nóng)村地區(qū)更為迫切。目前，飛行員短缺和嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)可能有利于自主電動垂直起降貨運(yùn)無人機(jī)的發(fā)展。

發(fā)展歷程

初創(chuàng)企業(yè)埃爾羅伊航空公司（Elroy Air）位于美國加利福尼亞州舊金山市，成立于2016年，是無人貨運(yùn)市場的優(yōu)秀企業(yè)之一。

2019年8月，埃爾羅伊公司曾試飛一架早期全電動驗(yàn)證機(jī)。該驗(yàn)證機(jī)的一個前機(jī)翼與2個機(jī)梁相互連接，6個升力旋翼分別安裝在2個機(jī)梁上，當(dāng)無人機(jī)以固定翼模式巡航時，一副推進(jìn)式螺旋槳提供升力。

2021年8月，該公司完成4000萬美元A輪融資，由洛克希德-馬丁風(fēng)險投資公司（Lockheed Martin Ventures）和馬林斯派克資本公司（Marlinspike Capital）領(lǐng)投，迄今為止總?cè)谫Y額達(dá)4800萬美元，其中包括2021年底美國空軍AFWerx創(chuàng)新部門資助的170萬美元，以及“小型企業(yè)創(chuàng)新研究”（SBIR）第三階段合同撥付的資金。埃爾羅伊公司正在與空軍合作，目的是獲取“叢林”無人機(jī)的軍事飛行許可證并參與“敏捷至上”（Agility Prime）項(xiàng)目的飛行測試。

試生產(chǎn)型樣機(jī)問世

2022年1月26日，埃爾羅伊公司推出“叢林”（Chaparral）自主電動垂直起降貨運(yùn)無人機(jī)的首架試生產(chǎn)型樣機(jī)，并公布改進(jìn)型無人機(jī)的設(shè)計方案。根據(jù)“敏捷至上”項(xiàng)目合同的條款，該公司將獲得美國空軍的支持，并生產(chǎn)兩架試生產(chǎn)型樣機(jī)，2022年第二季度開展樣機(jī)飛行測試，2022年底前建成一條低價格初始生產(chǎn)線，2023年啟動“叢林”無人機(jī)交付。試生產(chǎn)型樣機(jī)可能在加利福尼亞州羅伯茨營地進(jìn)行首飛，而埃爾羅伊公司曾在該營地與海軍研究生院合作，完成了早期驗(yàn)證機(jī)的試飛。

技術(shù)特點(diǎn)

布局設(shè)計

試生產(chǎn)型“叢林”貨運(yùn)無人機(jī)采用了傳統(tǒng)T型尾翼、高置機(jī)翼布局設(shè)計，翼展8.38m，干重608kg，設(shè)計任務(wù)載荷重量136～227kg，航程483km。

該機(jī)的4個機(jī)梁位于機(jī)翼下方，8個升力旋翼分別安裝在4個機(jī)梁上，4個前旋翼位于機(jī)梁下方，可最大程度減少機(jī)翼上的湍流，4個后旋翼位于機(jī)梁上方，可收藏在機(jī)翼中，以便留出空間方便無人機(jī)運(yùn)輸中轉(zhuǎn)。機(jī)翼前緣有4副牽引式螺旋槳用于巡航，為盡量減小干擾，4副螺旋槳安裝在機(jī)翼下方的掛架上。“叢林”無須拆卸即可由40英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱或洛克希德-馬丁公司C-130運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。

油電混合動力系統(tǒng)

埃爾羅伊公司自主開發(fā)了油電混合動力系統(tǒng)，增大了“叢林”貨運(yùn)無人機(jī)的航程。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)包括一臺功率為150kW的小型渦輪軸發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)位于機(jī)頭下方。在整個飛行過程中，發(fā)動機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)為電動機(jī)供電，而一套小型雙余度電池組為無人機(jī)垂直起降提供電力，在飛行中，發(fā)電機(jī)為該電池組充電。

“叢林”貨運(yùn)無人機(jī)可在沒有電池充電設(shè)施的苛刻環(huán)境中運(yùn)行。目前，整機(jī)動力系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)利用全尺寸鐵鳥開展地面測試。

全自動化貨艙裝卸流程

貨物裝載于機(jī)身下方的貨艙內(nèi)，貨物裝卸均遠(yuǎn)離無人機(jī)。“叢林”無人機(jī)對備好貨的貨艙進(jìn)行定位，滑行到貨艙附近后收取貨艙，然后起飛，到達(dá)目的地后降落并滑行，再將貨艙放置在地面，并收取另一個貨艙，整個裝卸流程實(shí)現(xiàn)了全自動化操作。

貨艙安裝了基于射頻三角測量技術(shù)的多個跟蹤信標(biāo)。無人機(jī)因此可使用射頻跟蹤信標(biāo)、機(jī)頭下方的激光雷達(dá)自主對貨艙進(jìn)行定位，并利用機(jī)輪減阻罩中的電機(jī)操縱無人機(jī)在地面滑行。

多家客戶采購“叢林”無人機(jī)

埃爾羅伊公司已與美國支線航空公司梅薩航空（Mesa Airlines）公司簽訂150架“叢林”貨運(yùn)無人機(jī)的意向采購協(xié)議，這些無人機(jī)將為包裹快遞和醫(yī)療救護(hù)部門提供服務(wù)；另與商業(yè)機(jī)構(gòu)、國防部門和人道主義救援組織簽訂了超過500架“叢林”無人機(jī)的協(xié)議，該協(xié)議中的無人機(jī)總價超過10億美元；而英國直升機(jī)運(yùn)營商AYR物流公司（AYR Logistics）已承諾購買超過100架“叢林”無人機(jī)，為聯(lián)合國世界糧食計劃署等救援組織提供支持。

埃爾羅伊公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官戴維？梅里爾（David Merrill）表示，首批無人機(jī)將交付軍事部門、人道主義救援組織和國際客戶，這些用戶采購的無人機(jī)無須通過美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）的適航審定。

雖然軍事和人道主義救援任務(wù)是早期市場機(jī)會，但埃爾羅伊公司正在與美國聯(lián)邦航空局合作，對“叢林”無人機(jī)進(jìn)行第23部型號審定。該公司的最終目標(biāo)是創(chuàng)建新的航空貨運(yùn)航線網(wǎng)絡(luò)，為每一個人提供當(dāng)日送達(dá)服務(wù)。（李悅霖編譯）■