打“飛的”，未來城市交通出行新選擇

張青松

早晨著急上學，如果遇到堵車，會讓人心急火燎卻毫無辦法。如果有能飛起來的車，是不是就能解決這個問題？很多孩子把“空中飛車”作為對未來的憧憬畫在科幻畫中，而現在，這一愿景正逐步實現。

人類交通領域正在進入一個新時代，從“一維線性”（以京杭大運河為標志）到“二維平面”（以公路網為標志），再到“三維立體”（以低空飛行為標志），交通領域正面臨著第四次技術革命。

早在20世紀中后期，歐洲“空客”等公司就開始嘗試利用傳統直升機實現城市空中交通UAM（Urban Air Mobility），但受限于飛行載具運行成本、安全性和噪聲等問題而未能廣泛普及。近年來，以電動垂直起降eVTOL （Electric Vertical Takeoff and Landing）航空器為代表的新型通用航空器的快速發展，為實現UAM創造了新的可能。

什么是eVTOL航空器？

通俗地理解，eVTOL 航空器就是電動化且不需要跑道就可垂直起降的飛機。此類航空器的特點是采用電動驅動系統，不依賴于傳統燃油動力，通過旋轉翼或推進器產生升力和推力，使其能夠在垂直方向起降，并在水平方向飛行。

載人級eVTOL航空器最常見的構型有多旋翼、復合翼和傾轉旋翼。

多旋翼：沒有機翼，整個飛行階段完全依賴多個旋翼的動力輸出提供升力和前行動力，飛行速度低，飛行航程有限，巡航時速也較低，商業應用場景主要停留在特定場景和低空旅游。

復合翼：從升到推有兩套動力系統，垂直起降時一部分旋翼提供升力，巡航時另一部分旋翼提供拉力，垂直升力系統在巡航階段會閑置，使用的電機數量較多，載重比低，相對成本也較高。

傾轉旋翼：結合了多旋翼和復合翼的功能，旋翼既提供升力也提供巡航推力，動力單元可復用，飛行速度快，載重比高，整機性價比高，而且適航條款比較清晰，具有較好的運營經濟性，在未來商業場景中更有優勢。

Q：eVTOL 航空器就是飛行汽車嗎？

A：與飛行汽車（Flying Car）相比，eVTOL 航空器僅有飛行功能，不涉及地面行駛功能。

Q：eVTOL 航空器屬于無人機嗎？

A：沒有人參與駕駛的eVTOL航空器歸屬于無人駕駛航空器（簡稱無人機UAV）范疇。目前也有有人駕駛eVTOL航空器。

平價打“飛的”

eVTOL航空器作為新一代航空革命性飛行器，由于智能技術應用、起降方便、電氣化、低噪聲、低排放、巡航效率高、保障要求低、更加便捷安全等優勢，在城市內部、城郊及城際范圍內進行空中交通運輸作業，能夠無縫銜接城市地面公共交通與軌道交通，可取代直升機大部分用途，拓展低空旅游、空中物流、消防救援、醫療救助等更多應用場景。但在眾多用途中，最受關注的依然是eVTOL航空器作為“空中的士”的城市通勤功能。目前全球多家eVTOL航空器企業陸續宣布，平價打“飛的”時代有望到來，未來短程空中出行或與坐出租車一樣方便，可把2～3小時的車程時間縮短至30分鐘左右。

要想實現這些目標，有兩個重點問題——安全性和價格。

高安全：最新民航相關規章要求eVTOL航空器在城市人群密集區應用場景按民航客機安全性標準設計，目標是每十億飛行小時才允許出現一次災難性事故，比直升機高3個數量級。

低成本：在制造及運營成本等方面，相比維修、保養、制造成本都非常高的直升機，eVTOL航空器的技術優勢主要體現在它更簡單，機械結構大幅簡化，后續的維護保養成本也隨之降低。另外，在綜合成本、性價比、乘坐體驗、對起降場地的要求等方面，eVTOL航空器的表現也更為出色，且純電力驅動也使得它能更好地實現低噪聲和零碳排放。

關鍵研發技術

城市空中交通UAM運營場景高度電動化、高度自動化、極高安全性的特征，對eVTOL航空器的巡航速度、續航里程、座位數/有效載荷重量、安全性等方面提出了極高的技術要求。

目前研發關鍵技術主要有三點：

動力推進技術。高功率密度電動推進技術，是eVTOL航空器實現高效能、低噪聲、垂直起降與推進的主要技術途徑，包括以涵道風扇、分布式推進、垂直起降穩定性控制為主的高比推力分布式推進技術，以及以動力電池和燃料電池為主的高性能電動化動力技術。

輕質材料技術。eVTOL航空器需要輕量、高強度的航空材料，以提高飛行效率和續航能力。常用的航空材料包括碳纖維復合材料、鋁合金和鈦合金。這些材料具有高強度、剛性和耐腐蝕性能，同時又具有輕量化的特點，可以減輕飛行器的重量并提高其性能。

智能駕駛技術。eVTOL航空器會在起降以及低空飛行時面對復雜的地面氣象環境，除了需要感知、決策和控制功能，還需在不確定或發生錯誤的情況下，提供短期恢復模式確保安全降落停靠。這就需要基于微機電傳感器系統的感知技術，基于空中交通系統的智能決策技術和動態矢量控制技術。

面臨的挑戰

2023年10月13日，中國民用航空局正式向億航頒發EH216-S的型號合格證，這也是全球第一張無人駕駛載人eVTOL型號合格證。隨著適航證的頒發，億航EH216-S也將具備開啟載人商業運營的資格。

根據羅蘭·貝格研究報告預測，到2025年，全球將有3000架“飛行汽車”用作空中出租車、機場班車和城際航班服務。到2050年，這一數量將達到98000架。而摩根士丹利則預測，到2040 年，全球城市空中交通市場規模將達到1萬億美元，最終將達到9萬億美元的市場規模。

盡管eVTOL航空器應用前景廣闊，但在進入大眾商業化市場之前，還面臨以下挑戰。

研制技術。eVTOL航空器在高能量動力及其管理、自主飛行控制、態勢感知與避障等技術領域還需進一步提升。

法律規章。eVTOL航空器自身適航取證以及相關的人員、運行、責任、權利、登記、環境、安保、保險等方面的法律規章還不完善。

基礎設施。如何考慮城市復雜氣象條件合理布局便捷、高效、安全的eVTOL航空器起降場站是當前亟須解決的重點。

空中管理。面對數量龐大的eVTOL航空器規模化、常態化運行管理需求，需要實現高效、安全、統一的空域分配、航線管理。

公眾認可。社會認知和公眾接受度是eVTOL航空器成功應用的重要門檻，圍繞怎樣減輕人們對eVTOL航空器安全、噪聲、視覺污染和隱私的擔憂值得進行多種嘗試。