既然地面道路没有空间 , 那把城市中的交通延展到空中 , 是不是有更多想象空间?eVTOL 所定义的场景 , 有三个关键词——人口密集的城市地区、100-1000 米的低空领域、点对点 , 就是想要解决上述的问题 。
从这角度来说 , 直升飞机其实和 eVTOL 更接近 , 但直升机有它的问题 。
首先 , 直升机需要停机坪 。 虽然直升机可以垂直起降 , 也不需要建个机场 , 但直升机体积还是很大 , 需要专门的停机坪 , 要么是在高楼顶部、要么就是在一个空旷处 , 就很大程度上限制了直升机点对点运输的范围 。
第二点 , 直升机很贵 。 即便是以便宜著称的罗宾逊直升机公司 , 但其官网售价最便宜的 R22 机型 , 也需要 33.2 万美元(约合 210 万人民币) 。 要想真正构建三维交通 , 价格是必须跨越的门槛 。
第三点 , 噪音问题 。 现代直升机的噪音通常在 90 分贝左右 , 已经可以对听力造成显著损伤 。 除了对乘坐体验有影响 , 它还是一个环境噪声源——没有人愿意一个直升机场建在自家附近 , 除非你拥有一架直升机 。
第四点 , 安全问题 。 这并不是说直升机本身不安全 , 而是直升机的使用环境很特殊 。 直升机飞行的低空环境 , 充满了树木、电线杆、高压线等各种障碍物 。 同时由于高度低 , 一旦发生意外 , 飞行员就很难有足够的时间自救 。
第五点 , 造直升机很难 。 相比固定翼飞机 , 直升机可操控性要强得多 , 比如垂直起落、横飞倒飞……这些动作本质上都是由螺旋桨和尾桨相互作用产生的 , 两边的升力总是在发生剧烈的周期性变化 , 在空气动力学上非常复杂 。 这也是为什么 , 世界上造固定翼飞机的国家要远远多于造直升飞机的国家 。
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尾桨的设计是为了在相反的方向产生推力 , 使得直升机可以侧向移动|图片来源:aircraftsystemstech
总结一下 , eVTOL 和飞机并不相同 。大型飞机解决的是 1000 公里以上的交通运输 , 而 eVTOL 的应用场景是人口密集的城市空间内、点对点的交通运输 。 和 eVTOL 应用场景类似的直升飞机因为各种限制并没有广泛普及 , 其中有些问题 eVTOL 具有天然的优势 , 比如造价、噪音 , 而有些问题 , 同样也是需要 eVTOL 去解决的 。
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eVTOL 的限制
对 eVTOL 来说 , 最大的问题 , 还是能量密度的问题 。 当前主流电动车的续航能力已经达到 500 公里以上 , 但放到同样载 1~2 人的 eVTOL 上 , 可能只能支撑 20 分钟左右 。 因为飞行消耗的能量 , 跟在地面上跑的汽车相比 , 完全不是一个数量级 , 这是人类无法颠覆的物理学定律 。
eVTOL 的第二个问题就是电机功率 。 虽然目前小功率电机已经在航空业上有一些应用 , 但大功率电机还是有门槛 。 很多航空公司 , 包括空客 , 都曾夸下海口:要在 2050 年把电动飞机放大到 100 座 。 这种大客机上的电机 , 功率就得以兆为单位 , 同时还要兼顾体积 , 这始终是个两难的问题 。
eVTOL 的第三个问题是控制问题 , 这是一个长久以来的路线之争——是完全自动驾驶还是由人来操控?很显然 , 以目前的自动驾驶技术 , 要实现 L5 级别的完全自动驾驶 , 还需要相当长的时间 。 这种情况下 , eVTOL 就需要有一个驾驶员的角色 。 这在航空上叫做死重 , 是无法减少的重量 , 进一步减少了 eVTOL 本就不多的有效载重 。
除了上述的技术因素 , 限制 eVTOL 的另一个现实因素就是法规 。 按照逻辑 , eVTOL 应该归航空部门管辖 , 但 eVTOL 不归属于地面塔台-航线这套体系 , 传统的航空没有办法监管 。 而一旦 eVTOL 发生意外 , 干扰的其实又是地面交通 , 又涉及到不同的交通部门的协同 。
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