如果一個人從上海臨港趕到虹橋站,最快需要多長時間?

地鐵需要2個半小時,出租車得1個半小時,eVTOL僅需大約半小時。

eVTOL(Electric Vertical Takeoff and Landing)中文翻譯為電動垂直起降飛行器,電動和垂直是eVTOL有別于傳統(tǒng)飛機的兩大特點。在交通出行領(lǐng)域,eVTOL已經(jīng)成為備受關(guān)注的前沿方向。據(jù)VFS(垂直飛行協(xié)會)目錄統(tǒng)計,截至2023年10月,全球約有900款eVTOL正處于研發(fā)階段。

eVTOL距離產(chǎn)業(yè)化落地似乎也并不遙遠。根據(jù)咨詢機構(gòu)羅蘭貝格的預(yù)測,到2030年,全球投入商業(yè)運營的eVTOL數(shù)量將達到5000架,到2040年,這一數(shù)字將激增至4.5萬架。2024年11月,中央空管委宣布將在六個城市開展eVTOL試點。2024年底,國家發(fā)改委新設(shè)立低空經(jīng)濟司,無疑是一個強有力的信號。

在低空經(jīng)濟領(lǐng)域,除了eVTOL,包括無人機、貨運飛機在內(nèi)的其他低空交通工具也具有一定的市場潛力。但就附加值和未來發(fā)展空間而言,eVTOL是極具前景的選擇。

云途飛行器CEO田云認為,eVTOL是交通、能源和信息三大核心產(chǎn)業(yè)的交匯處。eVTOL能夠帶動交通工具的發(fā)展,推動新能源電池技術(shù),還能助推信息自動化、自動駕駛等技術(shù)。未來,每一個人都能夠像鳥一樣隨時起飛,翱翔在“天空之城”。

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田云全程參與C919超臨界機翼設(shè)計及多項國家級重大項目。2024年,田云創(chuàng)立云途飛行器,專注于eVTOL動力系統(tǒng)及整機設(shè)計,公司核心產(chǎn)品為電動涵道風(fēng)扇推進系統(tǒng)及其衍生飛行器,擁有完全自主的研發(fā)能力。

在峰瑞資本2024年投資人年度峰會上,田云分享了他對eVTOL行業(yè)的系統(tǒng)性思考,包括但不限于:

  • 在交通領(lǐng)域,為什么說eVTOL是中國 下一個“ 彎道超車” 的機會?

  • 全球約有 900款 eVTOL正處于研發(fā)階段,數(shù)量較為龐大,背后的原因是什么?

  • 我們?nèi)绾?從 大型客機的進化史 ,看eVTOL未來的發(fā)展方向?

  • eVTOL將會如何影響 我們未來的生活 ?

在對談環(huán)節(jié),豐叔還與田云探討了C919大型客機的國產(chǎn)化率以及為什么eVTOL是最終的解決方案等話題,我們也編輯了這部分內(nèi)容,放在了文末。

希望能帶來新的思考角度,歡迎你在評論區(qū)留言,跟我們分享你對eVTOL的看法。

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以終為始,eVTOL創(chuàng)業(yè)正當(dāng)時

我分享的主題是《以終為始,eVTOL創(chuàng)業(yè)正當(dāng)時》。所謂“以終為始”,即是以目標(biāo)為導(dǎo)向。在著手設(shè)計產(chǎn)品時,我們首先要明確產(chǎn)品的性能和指標(biāo),然后圍繞這些目標(biāo)來開展具體的設(shè)計工作。

雖然這一理念看似基礎(chǔ),但在當(dāng)前的eVTOL領(lǐng)域中,它卻顯得尤為重要。

eVTOL全稱是“電動垂直起降飛行器”,而國內(nèi)通常將其稱為“飛行汽車”。盡管“飛行汽車”這一稱呼形象生動,但并不完全準(zhǔn)確。電動垂直起降飛行器,強調(diào)了電動和垂直起降這兩個關(guān)鍵特性,而這正是這類飛行器區(qū)別于傳統(tǒng)直升機或固定翼飛機的地方。

一、交通領(lǐng)域下一個“彎道超車”的機會

回顧過去,中國已經(jīng)在兩個重要的交通領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了顯著的進步——電動汽車和高鐵。

在交通領(lǐng)域,我們下一個彎道超車的機會將會在哪里?

有可能是電動航空。從歷史來看,幾乎每一次動力系統(tǒng)的革命都會引發(fā)行業(yè)格局的變化,催生新的入局者,打破傳統(tǒng)企業(yè)的霸主地位。

在電動航空領(lǐng)域,eVTOL是最具代表性的分支之一。目前的技術(shù)水平,尤其是電池能量密度,已經(jīng)足以支撐eVTOL的發(fā)展。雖然大型客機的全面電動化可能還需要很長時間,但對于短途、低速的城市空中交通來說,現(xiàn)有的技術(shù)條件已經(jīng)可以滿足需求。

eVTOL至少能夠解決交通出行領(lǐng)域的兩個主要問題:一,eVTOL能夠緩解地面交通擁堵問題。二,降低基礎(chǔ)設(shè)施成本。與建設(shè)高速鐵路相比,發(fā)展eVTOL所需的基礎(chǔ)設(shè)施投資相對較少。比如美國之前沒有建設(shè)高鐵,如今政府正在大力支持eVTOL的發(fā)展。

二、交通領(lǐng)域下一個“彎道超車”的機會

據(jù)VFS(垂直飛行協(xié)會)目錄統(tǒng)計,截至2023年10月,全球約有900款eVTOL正處于研發(fā)階段,數(shù)量較為龐大,背后的原因是什么?

1、eVTOL賽道熱度高

eVTOL已經(jīng)成為一個備受關(guān)注的新焦點,吸引了各行各業(yè)的投資者和創(chuàng)業(yè)者。不僅傳統(tǒng)的航空企業(yè)參與其中,汽車制造廠商、無人機制造商以及初創(chuàng)公司等不同背景的企業(yè)也紛紛加入競爭行列。

2、試錯成本較低

相較于開發(fā)大型商用飛機或軍用戰(zhàn)斗機,eVTOL的研發(fā)周期較短、資金投入相對較小。

3、多樣化的目標(biāo)設(shè)定

不同的開發(fā)者有著不同的目標(biāo),例如有人希望eVTOL速度達到50公里每小時;而另一些人則瞄準(zhǔn)更遠的距離和更高的速度,比如200公里每小時甚至300公里每小時。此外,人們對于安全性、舒適性和噪音水平等其他性能指標(biāo)的要求也不同,導(dǎo)致設(shè)計方案層出不窮。

可以說,eVTOL不僅是技術(shù)革新的產(chǎn)物,更是社會經(jīng)濟發(fā)展到一定階段的必然選擇。在中國這樣一個擁有龐大人口基數(shù)和發(fā)展?jié)摿Φ膰?,eVTOL有望成為繼電動汽車和高鐵之后,又一個引領(lǐng)交通變革的重要力量。

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以史為鑒:從大型客機的進化史

看eVTOL未來的發(fā)展方向

梳理了目前眾多eVTOL產(chǎn)品的技術(shù)方案后,我們可以發(fā)現(xiàn)eVTOL正沿著一條明確的軌跡發(fā)展。

早期的eVTOL設(shè)計大多采用了多旋翼模式,類似于將大疆無人機放大并做成載人版本,億航等公司已經(jīng)驗證了這種構(gòu)型的可行性。但目前多旋翼想要實現(xiàn)廣泛的實際應(yīng)用,還有很遠的路要走。

隨著技術(shù)的進步,復(fù)合翼和帶傾轉(zhuǎn)功能的設(shè)計逐漸出現(xiàn),包括涵道風(fēng)扇傾轉(zhuǎn)在內(nèi)的多種構(gòu)型被提出。

未來eVTOL應(yīng)該朝哪個方向發(fā)展?

正如任何工程設(shè)計一樣,eVTOL的設(shè)計也需要遵循科學(xué)和技術(shù)的基本原則——即在給定約束條件和設(shè)計目標(biāo)下,最終收斂到一兩個最優(yōu)解上。

為了理解eVTOL可能的未來方向,我們可以參考大型客機的發(fā)展路徑。

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▲大型客機發(fā)展路徑

圖片來源:Bravo-Mosquera, P. D., Catalano, F. M., & Zingg, D. W. (2022). Unconventional aircraft for civil aviation: A review of concepts and design methodologies. Progress in Aerospace Sciences.

二戰(zhàn)期間,以活塞式發(fā)動機+螺旋槳為動力的道格拉斯DC-3(軍用版本為C-47)型飛機創(chuàng)造了超過1萬架的產(chǎn)量紀(jì)錄,并參與了中國抗日戰(zhàn)爭時期的駝峰航線救援任務(wù)。

二戰(zhàn)結(jié)束前夕,航空動力迎來了新的革命——噴氣式發(fā)動機逐漸被推廣應(yīng)用到軍用飛機及民用客機。

這個時期,英國德哈維蘭公司和波音公司率先采用噴氣式發(fā)動機為動力開展了大型客機的設(shè)計研發(fā)。

德哈維蘭公司在追求簡單優(yōu)雅的外形原則下,選擇了將四臺噴氣發(fā)動機安裝在機翼根部(形象一點可以理解為飛機“嘎吱窩”的位置)。而波音公司則綜合考慮了總體、氣動、結(jié)構(gòu)及安裝維護等要求,決定將發(fā)動機掛載于機翼下方。

盡管德哈維蘭公司的設(shè)計初衷良好,但由于忽視了關(guān)鍵的安全性考量,如發(fā)動機震動引起的金屬疲勞問題(客艙反復(fù)增壓及方形舷窗進一步加劇了這一問題),尤其是機身機翼結(jié)合的地方,導(dǎo)致其產(chǎn)品在1953~1954年間連續(xù)發(fā)生3次空中解體事故,這也導(dǎo)致德哈維蘭公司從此被迫出局。

相反,波音公司選擇了一條正確的道路。時至今日,無論是波音787還是空客A350,現(xiàn)代大型客機仍然沿用了類似的布局:圓筒狀機身、后掠翼以及懸掛于機翼下方的發(fā)動機。這一構(gòu)型之所以成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),是因為它在多個方面達到了最佳平衡,例如空氣動力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)強度和維護便利性等。

然而,隨著技術(shù)進步的步伐放緩,傳統(tǒng)構(gòu)型的潛力也接近極限。從90年代的波音737 NG系列到2009年推出的波音787,盡管時間跨度長達數(shù)十年,但在燃油效率和總體性能方面的改進卻相對有限。

傳統(tǒng)構(gòu)型潛力殆盡,航空電動化已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢,它將促使飛機構(gòu)型發(fā)生新的變化。

NASA和其他研究機構(gòu)已經(jīng)開始探索下一代大型客機的可能性。與此同時,中國商飛也在積極推進C919的下一代機型研發(fā)工作。

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圖片來源: 云途飛行器、 flightaware

/ 03 /

設(shè)計eVTOL需要考慮哪些因素?

一、eVTOL與傳統(tǒng)飛行器的區(qū)別

在探討eVTOL的設(shè)計時,首先要明確它與傳統(tǒng)飛行器的主要區(qū)別。

雖然直升機也可以載人并在城市上空飛行, 但它難以解決噪音問題 。直升機的旋翼轉(zhuǎn)速較低(通常只有幾百轉(zhuǎn)每分鐘),這導(dǎo)致其發(fā)出的是低頻噪聲。低頻噪聲具有很強的穿透性和緩慢的衰減特性。因此,當(dāng)一架直升機飛過,方圓10公里樓宇內(nèi)的居民都能聽到這種聲音。這對于城市環(huán)境來說是不可接受的,因此直升機在這種應(yīng)用場景中被排除在外。

普通固定翼飛機需要跑道才能起飛和降落 ,而eVTOL的核心優(yōu)勢之一就是它可以實現(xiàn)垂直起降,無需依賴大型機場設(shè)施。如果不能垂直起降,那么eVTOL的應(yīng)用場景將受到極大限制,無法充分發(fā)揮其作為城市空中交通工具的作用。

二、設(shè)計eVTOL的關(guān)鍵考量因素

設(shè)計eVTOL時,必須綜合考慮多個關(guān)鍵因素,以確保其能夠滿足實際應(yīng)用需求并提供良好的用戶體驗。 以下是幾個重要的考量點:

1、升阻比與飛行速度

在航空領(lǐng)域, 升阻比 是非常重要的概念,升阻比越高,托起相同重量的飛機越所需的推力就越小。假設(shè)一架飛機重100噸,升阻比為10,則需要一臺10噸推力的發(fā)動機就能讓飛機前進;如果升阻比提高到100,那么只需1噸推力的發(fā)動機,即可推動同樣重量的飛機。

比如,波音787或空客A350,通過優(yōu)化空氣動力學(xué)設(shè)計實現(xiàn)了較高的升阻比,使得其在巡航狀態(tài)下升阻比接近20,這一水平幾乎是目前eVTOL的2倍。

另外一個重要指標(biāo)是 飛行速度 ,飛行速度越快,效率越高。

大飛機在升阻比以及飛行速度這兩個指標(biāo)上都達到了亞聲速固定翼飛機的最高水平。eVTOL目前雖然在升阻比方面已經(jīng)優(yōu)于直升機,但在飛行速度上還有很大提升空間。

根據(jù)業(yè)界預(yù)測,eVTOL的第一階段落地場景很可能是 城市間的短途高速交通 ,例如中國的長三角、珠三角和成渝城市群。這些地區(qū)對快速便捷的交通工具需求旺盛。如果eVTOL可以提供大約300公里航程、時速達300公里的服務(wù),速度接近高鐵,將具有較強的競爭力。

2、安全、舒適與安靜

目前eVTOL產(chǎn)品對于安全、舒適和安靜這些需求的關(guān)注度還不夠高,但其實這些會最終影響eVTOL產(chǎn)品的構(gòu)型設(shè)計及市場空間。

第一, 安全 是航空業(yè)的首要考量。同樣以大飛機為例,中國民航的安全水平在全球名列前茅,事故率極低,并且對于新機型的安全標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格。當(dāng)年在波音737 MAX系列發(fā)生事故兩起重大事故后,中國民航局率先吊銷了該機型的適航證。除此以外,中國民航客機的平均機齡在全世界也是最小的,舊飛機通常會被很快淘汰掉。因此,在設(shè)計eVTOL時,必須確保其具備足夠的安全性能。

第二, 舒適性 也是一項極為關(guān)鍵的指標(biāo)。當(dāng)今消費者對于乘坐體驗的要求越來越高,尤其是在中國這樣一個中產(chǎn)階級崛起的大市場。人們不僅追求高效的出行方式,也注重旅途的舒適度。C919的設(shè)計團隊曾考慮收窄機身、縮小座椅寬度以提高效率,但調(diào)研發(fā)現(xiàn)這樣做會影響乘客的體驗,所以最終C919客機中間座位的寬度較A320及B737更寬。因此,eVTOL的設(shè)計應(yīng)充分考慮用戶的舒適性需求,避免為了節(jié)省成本而犧牲用戶體驗。

第三, 噪 音控制問題 不僅是eVTOL設(shè)計中的重要挑戰(zhàn),也是決定其能否廣泛應(yīng)用于城市環(huán)境的關(guān)鍵因素。

上世紀(jì)70年代,英國和法國聯(lián)合研制出人類第一架 超音速客機,叫協(xié)和號 。這架飛機一直到2003年才退役,但總產(chǎn)量只有 20多架 。盡管協(xié)和號速度很快,但由于其無法克服噪音難題,始終未能成為主流商業(yè)航班,拓展到更為廣泛的市場。以美國為例,美國曾在上世紀(jì)70年代禁止在陸地上空進行民用超音速飛行,直到今天美國都沒有解除這條禁令,這也是目前擺在超聲速客機商業(yè)化面前的最大的技術(shù)障礙。

可以說,設(shè)計eVTOL不僅僅是技術(shù)創(chuàng)新的問題,還需要重點關(guān)注安全性、舒適性和噪音控制等多個方面。

/ 04 /

如何創(chuàng)新?

正是基于上述對eVTOL設(shè)計的多方面考量,我們最終確定了以下幾種關(guān)鍵技術(shù)特征,用于優(yōu)化eVTOL的設(shè)計。以下是這些技術(shù)的具體細節(jié)和背后的邏輯:

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一、涵道風(fēng)扇技術(shù)

涵道風(fēng)扇 可以被視為傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機的電動化版本。

傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機的核心機主要由壓氣機、燃燒室和渦輪等部件組成,其主要目的是帶動前端的大風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。這個大風(fēng)扇能夠產(chǎn)生大約80%的推力,而噴氣產(chǎn)生的推力僅占不到20%。

2019年,羅爾斯·羅伊斯(Rolls-Royce)推出了下一代 電推進發(fā)動機模型 ,即直接用電機替代核心機來驅(qū)動風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)。這種設(shè)計不僅簡化了結(jié)構(gòu),還提高了效率,并且大幅降低了噪音水平。

如果要替換C919這樣大型客機上的發(fā)動機,所需的電機功率將達到20兆瓦。目前,西門子已經(jīng)在實驗室實現(xiàn)了 2兆瓦級別的電機 ,雖然距離20兆瓦還有一定差距,但對于小型化的eVTOL應(yīng)用來說已經(jīng)足夠成熟。比如, eVTOL可以用100千瓦 的電機帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。

涵道風(fēng)扇技術(shù)的主要優(yōu)勢在于它能顯著降低噪聲并提高安全性。相比于傳統(tǒng)螺旋槳,涵道風(fēng)扇的噪音明顯減少,這對于未來城市空中交通的大規(guī)模應(yīng)用至關(guān)重要。

現(xiàn)在中國民航領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展得很快, 但整個中國大概只有4000多架民航飛機 。如果eVTOL能夠大規(guī)模發(fā)展,未來的天空中可能有成千上萬架飛機同時飛行,如果每架飛機都發(fā)出較大的噪音,將嚴(yán)重影響城市的居住環(huán)境。

二、串列翼布局

串列翼布局 是指在機身前后各設(shè)置一組機翼,提高飛行穩(wěn)定性和效率。

傳統(tǒng)飛機只有一個機翼承擔(dān)全部重量,類似一個人挑著兩桶水行走,調(diào)節(jié)重量分布較為困難;而采用串列翼布局后, 就像兩個人共同抬一桶水 ,這意味著我們可以更容易地調(diào)整eVTOL的座位數(shù)量和機身尺寸,以適應(yīng)不同的市場需求。例如,我們可以從5座擴展到7座、9座甚至16座。

三、動力增升技術(shù)

我每次坐飛機時,都喜歡坐在窗戶邊,在起飛降落時能看到飛機的 襟翼 伸展開來。襟翼是一種安裝在機翼上的活動面,會改變機翼剖面的弧度及面積,增加機翼的 升力 。

▲ 飛機襟翼示例圖
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▲ 飛機襟翼示例圖

圖片來源: flightaware

動力增升技術(shù) 借鑒了大飛機的設(shè)計理念,在起降過程中利用風(fēng)扇噴流吹襲襟翼來增加升力。這一技術(shù)不僅可以增強eVTOL的短距/ 垂直起降能力 ,還可以根據(jù)不同場景靈活調(diào)整載荷重量, 擴大適用范圍 。例如,在簡陋的機場或短距離跑道上,eVTOL可以通過調(diào)整增升裝置偏度實現(xiàn)在有限空間內(nèi)的起飛和降落,從而適應(yīng)更多樣化的應(yīng)用場景。

我們在參與C919項目時,也在機翼增升裝置的設(shè)計方面做了大量工作,積累了豐富的經(jīng)驗。通過合理配置前緣和后緣增升裝置,可以在飛機起飛和降落時顯著提升升力,彌補低速狀態(tài)下升力不足問題。

四、分布式推進系統(tǒng)

分布式推進系統(tǒng)是航空電動化 帶來的一個重要變化。

傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機時代,航空制造企業(yè)傾向于 減少發(fā)動機數(shù)量以提高效率 ,因為發(fā)動機尺寸越大,涵道比越高,效率也就越高。例如,波音777使用的GE90發(fā)動機,單臺推力達到了60噸,是世界上最大的飛機發(fā)動機之一。

然而,在電動化背景下, 電機效率與其尺寸無關(guān) 。假如一臺10千瓦的電機重量是1公斤,那么100千瓦的電機重量則為10公斤,比例關(guān)系保持不變。更重要的是,無論是一千瓦還是十千瓦的電機,其效率基本相同。

因此,我們可以根據(jù)需要靈活布置多臺電機,即使其中幾臺失效,其他電機仍能正常工作,大大提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。可以說,分布式推進, 也就是多動力系統(tǒng)將成為未來航空設(shè)計的重要趨勢 。NASA等機構(gòu)也在探索分布式推進這一方向。

云途飛行器 基于對eVTOL賽道的理解,進行了大量技術(shù)研究。我們已經(jīng)掌握了電動涵道風(fēng)扇、分布推進及動力增升等核心技術(shù),未來將在工程化應(yīng)用上發(fā)力。

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“每一個人都能夠像鳥一樣隨時起飛”

在低空經(jīng)濟領(lǐng)域,除了eVTOL,包括無人機、貨運飛機在內(nèi)的其他低空交通工具也具有一定的市場潛力。

但就 附加值和未來發(fā)展空間 而言,eVTOL無疑是極具前景的選擇。

因為eVTOL是 交通、能源和信息三大核心產(chǎn)業(yè)的交匯處 。eVTOL能夠帶動交通工具的發(fā)展,推動新能源電池技術(shù),還能助推信息自動化、自動駕駛等技術(shù)。

我曾看過一部紀(jì)錄片,提到國外有一些機構(gòu)正在秘密研發(fā)“反重力技術(shù)”。我突然聯(lián)想到,航空航天實際上一直在“對抗重力”——從最早的氣球到現(xiàn)代的噴氣式飛機及運載火箭,再到如今的eVTOL, 每一次進步都是人類不斷挑戰(zhàn)重力的結(jié)果 。

eVTOL可以說是低空經(jīng)濟在反重力技術(shù)研發(fā)中的 1.0版本 。我相信,終有一天每個人都能像鳥一樣自由地飛翔。這種愿景并非遙不可及,因為技術(shù)創(chuàng)新往往是階躍式的。未來人類必將進入三維立體交通的藍海,而現(xiàn)在我們正處在第一個階段。

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Q&A

一、C919大飛機的國產(chǎn)化率

豐叔:行業(yè)內(nèi)外討論C919國產(chǎn)化率時,非常關(guān)注電子和發(fā)動機相關(guān)的這兩部分,你能否分享一些C919國產(chǎn)化的具體情況?

田云:網(wǎng)上有一些人認為C919只是造了個外殼,核心部件用的都是國外的。

確實,C919的發(fā)動機、機載航電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng),以及通訊系統(tǒng)等關(guān)鍵組件都是來自國外供應(yīng)商。

原因在于,C919畢竟是要投入商業(yè)運營的大飛機,為了通過適航認證,最快捷的方式就是采用已經(jīng)完成適航認證的產(chǎn)品。中國造出了殲20、運20,實現(xiàn)了完全國產(chǎn)化,已經(jīng)證明我們可以造出飛機的導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、發(fā)動機。

即便只看C919機體結(jié)構(gòu)的設(shè)計,其難度也不容小覷。全球只有 歐洲的空客公司和美國波音公司 能夠制造大型商用飛機,而中國是繼這兩家公司之后第三個掌握這項技術(shù)的國家。這意味著無論是在設(shè)計復(fù)雜性還是工程挑戰(zhàn)方面,C919都達到了世界先進水平。

研制一款成功的大型商用飛機絕非易事。例如,日本三菱重工旗下的MRJ項目投入了數(shù)百億美元制造大型商用飛機,但在取得適航證之前不得不終止;加拿大龐巴迪和巴西的巴航工業(yè)也因為難以維持獨立開發(fā),龐巴迪目前已經(jīng)被空客收購,而巴航工業(yè)也差點被波音公司兼并。

二、為什么eVTOL是最終的解決方案?

豐叔:為了搞清楚飛機設(shè)計中的空氣動力學(xué)原理,我們內(nèi)部還做過一些研究。

有一個特別的現(xiàn)象:飛機的機翼形狀設(shè)計得非常特殊,讓空氣順著機翼表面的傾角高速流動。具體來說,飛機上表面做成梭形,最后部分向下傾斜,是為了讓大規(guī)模的氣流貼著機體表面流動,而不是直接沖過。

因此,機翼表面做的向下傾角越大,飛機速度越快,掠過翼面的速度也越快,且翼面向下的角度越明顯時,氣流就會往下走。 氣流往下走,就會產(chǎn)生向上的升力 。

田云:你解釋得非常到位。航空領(lǐng)域有個術(shù)語叫 柯恩達效應(yīng)(Coand? effect) 。氣流一般會順著機翼表面彎曲去流動,機翼彎得越厲害,產(chǎn)生的升力就越大。

還有種說法叫做“上帝討厭真空”,通俗的解釋是,如果氣流不沿著機翼表面流動,在氣流和機翼之間就會形成 真空地帶 。通過設(shè)計適當(dāng)?shù)臋C翼曲率和傾角,可以確保氣流順利地沿著機翼表面流動,從而最大化升力并減少阻力。

豐叔:柯恩達效應(yīng)其實在日常生活中最常見的應(yīng)用之一就是 戴森吹風(fēng)機 ,它的外觀是中空的桶狀,利用柯恩達效應(yīng)來產(chǎn)生強大的氣流。

話歸正題,我們想要研究清楚, 在低空經(jīng)濟領(lǐng)域,eVTOL的核心優(yōu)勢 。

目前除了eVTOL,低空領(lǐng)域還有直升機和多旋翼、固定翼這些選擇。

但 直 升機 和 多旋翼小飛機 的問題在于 能耗太高 。當(dāng)它們向前飛時,既要維持升力,不讓飛機掉下來,又要將機身稍微傾斜,使部分氣流向后吹,以產(chǎn)生向前的推力。

固定翼飛機則不同 ,借助空氣動力學(xué), 它可以 實現(xiàn)更高的升阻比 ,例如用10噸的推力就能推動100噸的飛機,甚至達到更高的比例,極大地解決了能耗問題。這也是為什么大多數(shù)現(xiàn)代飛機都采用固定翼設(shè)計。

然而,在中國,想要使用固定翼飛機有 兩個難點 :第一,我們很難為所有使用固定翼飛機的用戶 建設(shè)跑道 。第二, 飛行員數(shù)量有限 。飛機起飛和降落是最危險的階段,需要訓(xùn)練有素的飛行員來操控。

因此,綜合考慮這些問題,最可行的解決方案或許是結(jié)合垂直起降與自動化的技術(shù)的eVTOL,類似于L4級別(高度自動駕駛)的汽車。

田云:確實,eVTOL不僅解決了垂直起降的需求,還在水平飛行時實現(xiàn)了高效的速度、更低的噪音和更少的能耗。因此,eVTOL被認為是未來城市空中交通的最佳解決方案。

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