城市空中交通發展中的美歐競爭

王翔宇

2020年，美國聯邦航空局（FAA）定義“城市空運”（UAM）為一種“運行于城鎮內部低空的自動化、高效、安全的客/貨運輸體系”，美國國家航空航天局（NASA）在此基礎上提出“先進空運”（AAM）概念，進一步涵蓋城鄉/城際間的客/貨運輸，強調應用前瞻性的飛行器構型和技術、兼顧大眾服務和個性化需求、具備綠色低碳特點，因而更加符合人們對現代城市空中交通的期望。 用于AAM場景的飛行器包括但不限于eVTOL飛行器。為廣泛、準確研究市場現狀，本文將AAM飛機按特征能力分為垂直起降（VTOL）和短距/常規垂直起降（S/ CTOL）兩類飛機，其中VTOL飛機再分為多旋翼、復合（即升力+巡航）、混合（部分采用傾轉旋翼、部分采用固定旋翼）和傾轉旋翼4種構型。飛行器產品只是實現AAM的一塊拼圖，除此之外，AAM體系的建設和產業生態的形成也是至關重要的環節。如今，世界各主要國家都在積極推動AAM發展。其中，美國和歐洲探索起步早、相關技術積累豐厚，已處在激烈競爭又密切合作的進程中。觀察和研究美歐當前在AAM領域的競爭態勢，分析其呈現出的競爭優勢差異，可能對我們認識和理解AAM行業發展、探索和建設我國AAM有所幫助。

飛行器產品的研發和商業化

據羅蘭貝格、SMG公司和垂直飛行協會統計，截至2022年10月，世界范圍內AAM飛機研制企業已超700個，其中位于頭部位置的企業大多來自美歐。 大約從2009年起至2015年，第一批以美國喬比（Joby Aviation）、小鷹（Kitty Hawk），以及德國沃瓏（Volocopter）、百合（Lilium）為代表的企業，率先開始早期的eVTOL飛機產品探索。 美國的喬比、小鷹，以及德國的百合公司分別推出采用傾轉旋翼構型的S4、Heaviside以及Jet型eVTOL飛機。喬比和百合均瞄準5～6座級客運AAM市場，強調高氣動性能和較長航程，目前已進入適航取證階段，就2025年商業化運營目標展開激烈競爭。小鷹公司則在2022年9月宣布停止Heaviside項目，未能實現商業化。

沃瓏公司在初期避開競爭，開辟城市內部短距離客運應用場景，推出VoloCity型2座級客運多旋翼eVTOL飛機，成為當前最為成熟的客運多旋翼飛機，計劃在2024年實現商業化運營。2015年創立于以色列、2020年總部移至美國的eS/CTOL飛機研制企業翼威（Eviation）則推出9座級全電動商務機Alice，并設計了針對AAM場景的客運和貨運改型，已于2022年9月首飛成功。

2015―2020年，AAM飛機研制企業開始大量涌現，許多企業在不斷摸索和調整飛機設計的思路，以找準應用場景、提升競爭力。其中最典型的是小鷹和維斯克（Wisk.Aero）公司。2017―2019年，小鷹合并Zee Aero公司，吸收波音公司資源，拆分出維斯克公司并長期資助支持。維斯克公司經過4代差異巨大的產品設計后，于2019年推出第5代Cora型2座級復合構型客運eVTOL飛行器，2022年10月推出第6代4座級混合構型客運eVTOL飛行器（G6）。

美國企業維斯克的G6、弓手（Archer）公司的Midnight以及英國垂直航宇公司（Vertical Aerospace）的VX4同屬于混合構型客運eVTOL飛機。美國貝塔技術公司（Beta Tech.）的Alia（客運型）、德國沃瓏公司的VoloRegion以及法國優飛公司（Ascendance Flight Tech.）的F-ATEA同屬于復合構型客運eVTOL飛行器，這些企業正瞄準2025―2027年商業化運營目標開展激烈的競賽。

目前，各主要類型的AAM飛機均已在美歐出現世界范圍頭部企業，從這些企業官方公布的產品首飛時間、預計商業化運營時間中，可以發現，美歐企業在經歷了十幾年的技術探索后，近年來競爭節奏愈發激烈。主要企業實現或計劃首飛、預期的商業化進度都有加快趨勢。

美國企業的競爭優勢

盡管美歐企業都大量占據世界AAM飛機研制企業的頭部位置，但分析企業的發展歷程和產品技術路徑，仍能發現，美國企業在以下兩方面具有顯著優勢。

第一是市場運作活躍，聚攏了全球資源。美國AAM飛機研制企業不僅數量超過歐洲，而且近年來頻繁通過市場運作，廣泛從歐洲、以色列、韓國等國家和地區引入和聚攏人才、資金、技術等資源，為美國AAM產業生態的形成提供豐富的企業資源。

美國德事隆（Textron）集團于2022年4月收購原斯洛文尼亞老牌輕型運動飛機制造商蝙蝠（Pipistrel）飛機公司，獲得并繼續推進后者的Nuuva型貨運eVTOL飛機項目，還于2021年3月創建電航（eAviation）子公司，推出Nexus型6座級客運eVTOL飛機。2015年成立于以色列的翼威（Eviation）公司，于2020年總部遷至美國。2019年，由空客的原“瓦哈娜”（Vahana）飛機研發團隊5名員工創立的美國氣流（Airflow）公司，總部設在美國加州，于2022年6月被美國伊萊卡（Electra）公司收購。

歐沃愛（O ve ra i r）公司創始人卡雷姆（Karem）原是以色列空軍首席工程師，于2020年創立歐沃愛公司，推出Butterfly型6座級傾轉旋翼構型客運eVTOL飛機，2022年6月獲得韓國韓華集團1.45億美元投資。斯帕諾（Supernal）公司是韓國現代汽車集團于2021年拆分業務而創建的AAM飛機企業，總部設在美國華盛頓州，推出S-A1型6座級混合構型客運eVTOL飛機。

第二是引導技術轉化，產品品類全面。美國國防部、美國空軍以及NASA等已在長達數十年時間里開展多個項目，針對電推進系統、VTOL飛行器等領域識別出一批先進技術并發展至世界領先水平，以此為基礎，在近年來引導和孵化了一批AAM飛機研制企業，并大力推動其飛行器產品發展。

伊萊卡公司2021年參與美國空軍“敏捷至上”項目，2022年8月獲得第三階段小型企業研究創新（SBIR）合同；2022年夏季參與NASA國家競賽，2021年7月獲得小企業技術轉化基金（STTR）合同。伊萊卡公司在上述在兩份合同里均主要研發吹氣增升（blown lift）技術，并最終應用在其推出的9座級eSTOL飛行器中，顯著提升了飛行器的低速氣動性能。

歐沃愛公司繼承了卡雷姆飛機公司的最優轉速傾轉旋翼（OSTR）技術。該技術由卡里姆飛機公司2004年參與美國陸軍“聯合重型垂直起降飛行器”（JHL）項目時提出并研究，后又通過美國國防部“未來垂直升力”（FVL）等項目不斷發展，最終發展出大型旋翼產品TR-36，同時應用于歐沃愛公司的Butterfly型eVTOL飛機。

大量技術的積累使得美企出現大量創新型AAM飛行器品類，在很短時間內幾乎覆蓋AAM所有應用場景。瑞珍特（Regent Craft）公司推出Viceroy型混合電動水上飛機，瞄準AAM城際間跨海運輸及短程支線運輸任務。瓊特（Jaunt）公司推出了總體構型非常類似傳統直升機的復合構型eVTOL飛行器。此兩型飛機在同類產品中均在商業化進度上取得領先優勢。

歐洲也有類似的技術引導轉化項目。以英國為例，英國研究創新署（UKRI）設立工業戰略挑戰基金（ISCF），發起“未來飛行挑戰”（FFC）項目，至今已持續開展近4年、資助40多個項目，加快了航空交通體系的技術創新和轉化。英國國防部裝備與保障局（DE&S）于2022年4月聯合英國皇家海軍發起“重型空運挑戰”（HLC）項目，推動無人機貨運的裝備發展和運用場景研究，加快軍方對相關產品和方案的采購。

馬洛伊（Malloy）和逐風者（Windracers）兩家公司分別以T-600和Ultra型貨運無人機從中脫穎而出并得到持續資助。英國政府、羅羅、電機制造商YASA公司以及電池制造商Electroflight共同發起電動飛行加速計劃（ACCEL），加速引導電推進系統技術創新，致力于打造單次充電可滿足倫敦―巴黎通勤的AAM飛行器電池系統。

總體來看，在政府和軍方主導下開展的AAM飛機相關技術轉化方面，美國相比于歐洲具有更大的規模、更強的力度，引導和發展出的飛行器產品品類覆蓋更全面。

美國重視體系建設和政策引導

AAM的實現不僅需要設計、制造與使用新型飛行器，還依賴于基礎建設、機隊管理、運營模式、適航管理、政策引導等眾多領域的創新與突破，是非常復雜的體系問題。美歐近年來都在AAM體系研究方面開展了大量以國家為主導的項目，引導優秀企業廣泛參與，為AAM體系建設打下了扎實的基礎。

美國更注重引領體系建設和政策引導。NASA下設5個任務理事會，其中航空科研任務理事會（ARMD）承擔了NASA在AAM體系建設方面的主要探索研究任務。當前ARMD設立4大任務包，正開展約17個項目，其中約6個項目與AAM體系建設直接相關，圍繞AAM體系建設與運行中可能遇到的問題開展全面研究。

其中航空系統整合（ISAP）項目包下的AAM項目圍繞AAM體系運行管理，又分為3個子項目，分別是自動駕駛飛行與緊急情況管理（AFCM）、高密度垂起平臺（HDV）以及AAM國家競賽。

在AAMNC項目中，NASA提供具有研究價值的仿真環境，號召不同領域企業聯合在其中提出并驗證AAM解決方案，模擬AAM體系運行，并進行企業間的數據交換分享。當前已有超過40家企業通過與NASA簽署合同參與到AAMNC項目中，其中以美國企業為主，喬比、維斯克、伊萊卡、貝爾（德事隆）等AAM飛機研制企業均在其中。

除NASA外，美國各主要相關企業也基本都已開展AAM體系研究，例如波音和維斯克公司于2022年9月聯合發布《無人UAM運行概念》。維斯克公司于2022年7月單獨發布《智慧AAM——通過數據驅動的建模仿真部署負責人的AAM》白皮書。相比于歐洲，美國在AAM體系運營方面開展了更多仿真研究，在飛機自主飛行、機隊管理、航跡控制與優化等方面發布了更多成果。

在政策引導方面，美國相比于歐洲表現出了更強的國家領導力度。2022年10月，拜登總統簽署《AAM協調與領導》法案并于近期在眾議院通過。法案強調美國要在AAM行業占據世界領導地位，同時要求美國交通部建立和協調跨機構運行的AAM工作組、規劃和部署AAM體系建設的各種相關工作。

除該法案外，2022年5月，美國政府問責局（GAO）還發布了面向美國國會的報告《變革性航空業——AAM重大問題》，系統梳理了美國當前AAM行業的各主要企業發展情況、角色和面臨問題，同時還指出了當前FAA適航管理系統存在的不足。就在同月，FAA改變了對eVTOL飛行器的認證路徑，將原本采用的針對小型飛機的23部文件替換為針對有動力升力飛行器的21.17（b）條款文件。美國政府層面針對AAM行業發展不斷做出統一、協調、積極的政策探索，將會使得美國在新興的AAM產業中占據主動權。

歐洲注重試運行、民意溝通和適航創新

相比于美國在仿真、政策方面的優勢，歐洲表現得更注重實踐、民意和適航規范。近年來，歐洲在多個重要城市落地實施了大量AAM試點運營活動。2021年7月，沃瓏與物流公司DB Schenker簽署合作協議，共同研究Volodrone物流無人機的運行場景和運營模式。僅約1年后，2021年9月，沃瓏在德國漢堡市世界ITS展覽上進行了運行場景演示，在大量市民的圍觀下，直接演示了無人機裝卸貨物、載貨飛行等過程。

2022年4―5月，英國考文垂市政府聯合UAP公司、斯帕諾公司，在考文垂市舉辦世界首個eVTOL飛行器空港試運營體驗活動“Air One”，活動直接在城市內搭建了UAP公司的垂直起降機場，并停放一架斯帕諾S-A1型eVTOL飛行器。活動公開售票，累計數千名市民目睹了該飛機在起降設施附近的運行演示。活動結束后，該垂直起降機場被繼續保留，或將成為未來英國AAM體系的首個實用化的空中出租車站點。

法國政府機構CPR攜手機場運營商ADP和城市交通運營商RATP，在巴黎政府的支持下開展巴黎城市空運項目，計劃在2024年巴黎奧運會開幕之際實現城市空運商業試運營，并于2021年面向世界征詢運營方案建議。2022年初，活動策劃方已在來自25個國家的150個方案中選出30個，開始進一步細化和落實方案。2022年11月，CPR運營的蓬圖瓦茲機場（POX）啟用歐洲首個AAM垂直起降航站樓，開始在機場內進行以沃瓏Volocity為主要機型的飛機運行測試。此次測試選用真實機場，可對飛機―地面車輛整合管理調度、飛機在機場的地面移動和充電、乘客登機前安檢和人流管理等一系列問題進行最直接、準確的研究和演示驗證，極大地保證2024年巴黎奧運會期間法國AAM試點航線的運行。

美國雖然也形成了洛杉磯城市出行實驗室（UML）、長灘經濟組織（LBEP）等地方性政企聯合組織，宣布推動AAM體系在當地的建設，但相比于歐洲，其開展的體系試運營活動較為滯后、力度較小、與城市實際設施的結合程度也顯著不足。例如，UML在洛杉磯市華納中心打造了一片先進交通技術試運營區域，但實際運行以智能機器人、物流無人車為主，eVTOL飛機則仍停留于政策討論中。

此外，歐洲格外重視民眾對AAM的認知和接納程度，以EASA為代表，包括歐洲各國政府在內的組織機構，持續不斷發布高質量、通俗易懂的AAM文字和音視頻資料，同時多次大規模發放調查問卷，了解民眾對AAM發展的擔憂及理由、針對性地制定戰略文件和發展路線圖，引導歐洲各AAM企業打造民眾滿意、信任和期待的AAM體系。

英國民航局（CAA）設立創新港（IH），發起“未來AAM管理沙盒”項目，該項目聯合AAM飛機研制企業垂直、沃瓏、EVE公司，希思羅機場和倫敦機場、英國交通部等，于2021年至2022年密集發布大量研究報告，如《城市空中交通空域整合關鍵因素》報告等，以及科普文件，如《讓我們飛翔穿過城市——為何選擇城市空中交通》。這些文件詳細論證了在現有城市交通系統基礎上融合加入AAM系統的可行性和措施，并向民眾深入淺出地進行科普，為英國建設AAM進行先期探索，打下社會民意基礎。法國、德國、意大利等國家的民航局也均在近1～2年內發布各國AAM實施路線圖。

在適航政策方面，EASA不僅積極向前探索，而且內容翔實、具有針對性。EASA于2019年7月發布《垂直起降飛行器特殊條款適航條例》（SCVTOL），是世界首份垂直起降飛行器適航條例，至今仍是世界各國民航局（包括美國FAA在內）的重要參考對象；2022年3月發布《垂直起降飛行器機場技術設計規范》，是世界首份垂直起降飛行器機場設計指南，規范了垂直起降機場上方漏斗形“無障礙空間”的概念及其尺寸、形狀等，為歐美各eVTOL飛行器研制和運營企業豐富了參考標準和適航依據。

美歐的差異化競爭

隨著AAM的快速發展，美歐已在實現AAM的道路上展開了緊張激烈的競爭，并呈現出了差異。

在AAM飛行器產品研發和商業化方面：雖然美歐各主要國家都已經歷長期技術探索和攻關，涌現出大量世界頭部企業，但美國企業不僅在企業數量、飛機品類豐富程度方面占據競爭優勢，而且通過活躍的市場運作，從世界范圍內吸收企業、人才和技術資源；美國軍方主導的項目產生了大量垂直起降飛機設計的相關技術，正加快向民用AAM市場轉化，催生出伊萊卡、歐沃愛等一批具備技術優勢的頭部AAM飛機企業。

在AAM體系建設和政策創新方面：美歐具備不同的競爭優勢。美國在AAM體系的仿真運行和國家政策引導方面占據優勢，NASA開展大量AAM體系研究和仿真項目極大推動了eVTOL飛行器的無人駕駛、交通管理、空域融合等技術研究；同時，美國政府積極發布系列政府報告，甚至通過國會法案指導美國AAM行業發展，具有強烈的占據世界AAM領導地位的意愿。歐洲則更擅長將AAM體系直接放入真實城市中進行試點運行，已在英國考文垂、法國巴黎等多地開展eVTOL飛機的實際演示運行；同時，以英國為代表的歐洲主要國家高度注重民眾對AAM的接納程度和質疑，進行大量高質量科普教育活動，配合EASA在AAM適航政策方面的領先創新，致力于打造民眾信任和認可的AAM體系。