eVTOL呼之欲出

eVTOL在深圳启航

不久前,227日,元宵节刚过,一条消息不胫而走:全球首条电动垂直起降航空器(eVTOL)跨海跨域空中航线在深圳启航,首飞成功。有媒体欢呼,“空中出租车”要来了。其实这只是一次演示飞行,目的在宣传和展示,距离投入城市空中交通(UAM)还有很长的路要走。

一、eVTOL是什么?

eVTOL穿行在城市楼宇间

eVTOL,是电动垂直起降飞行器(electric Vertical Take-Off and Landing)的英文缩写。

顾名思义,电动垂直起降飞行器有这样几个特点:

在动力上,eVTOL是电动的。与电动汽车在技术上有许多相通,但eVTOL对于电池安全和能量密度有更高的要求,推进形式也完全不同。电推进可以用多个小尺寸螺旋桨替代大尺寸螺旋桨,从而明显降低螺旋桨噪声。美国国家航空航天局(NASA)的研究表明,航空电推进节能超过60%、减排超过90%、降噪超过65%

在功能上,eVTOL强调垂直起降。无需跑道,有一个比飞行器几何尺寸略大的停机坪即可起降。特别适用于在城市楼顶直升机平台和楼宇间空地起降,可以在城市楼宇间穿梭飞行。

在结构上,eVTOL可以不同于固定翼飞机,也可以不同于直升机,故而笼统称之为飞行器。固定翼飞机离不开机翼,eVTOL可以有,也可以没有。直升机旋翼系统具有变距、转向等功能,eVTOL也不强求。由此降低了eVTOL的复杂性,在经济性、环境适应性和使用便利性等方面都具有明显优势。

目前eVTOL还处于起步探索阶段,在外形和气动布局等方面可谓五花八门,脑洞大开。

二、eVTOL怎么用?

城市空中交通概念

eVTOL与城市空中交通(UAMUrban Air Mobility,)的概念相互绑定,相伴而生。

世界各国的大中城市普遍面临地面交通拥堵问题,尤其是大城市,于是人们把目光瞄向了天空,城市空中交通概念由此产生。城市空中交通必须适应城市环境。至少有四条刚性要求:一是绿色环保,城市空中交通必须节能减排、环境友好,有利于碳中和、碳达峰。二是不依赖跑道,城市地面已经拥堵不堪,城市空中交通必须有利于缓解城市拥堵。三是低噪声,大量人口工作、学习与生活在城市,必须降低和控制城市噪声。四是安全可靠,城市人口密集,一旦发生空中安全事故,后果不堪设想。

随着相关技术的发展,目前eVTOL已经可以满足上述要求。2018年,美国NASA提出了eVTOL的三种使用场景:一是快递末端配送,将包裹由集中设置的分发站配送到接收站;二是空中巴士,类似于城市地面公交,在城市和城际间固定线路,往返运营;三是空中出租,按乘客需要提供市内的门到门服务。NASA预计末端配送25年有望形成规模,空中巴士与空中出租510年有望形成规模,末端配送与空中巴士2030年前有望实现盈利。目前看来,这种估计偏于乐观了。

国内有人提出了相对审慎的三阶段发展模式:第一阶段,在市郊和城际逐步替代直升机,提供旅游观光、空中摄影、医疗救护、空中救援等通用航空服务;第二阶段,扩展至城市和城际空中巴士服务;第三阶段,扩展至城市门对门空中出租服务。

三、eVTOL有多远?

eVTOL运营场景

目前eVTOL的发展,技术已经不是首要问题,技术进步提供了多样化选择,现在技术上面临的主要是优化与提高的问题。相比之下,发展道路、发展模式以及建立生态圈等已经成为影响eVTOL未来发展的首要问题。相比于传统的运输航空、通用航空以及正在蓬勃兴起的地面无人出租车,eVTOL有许多不同,这些不同增加了eVTOL未来发展的不确定性。

安全性。离地三尺,人命关天。eVTOL的运营具有三大特征,电动垂直起降、全自动驾驶、全空域机群管理。这就使得eVTOL的安全问题已经超越了传统飞行器安全的范畴,还包括城市上空的航路安全、网络服务安全等,依赖于从业者、政府监管部门和网络服务商等利益攸关方的共同努力,上述环节和过程的点滴疏漏、瞬间缺失都可能导致无法挽回的严重后果。归根结底,保障eVTOL的飞行安全依赖于相关法规与标准体系的建立。目前,包括eVTOL适航标准在内的相关法规和标准都还在努力推进中。eVTOL投入运营有待时日。

便利性与经济性的平衡。eVTOL的初衷是缓解城市地面交通拥堵,为市民出行带来便利。但是eVTOL的本质是市场行为,必须创造经济价值,带来经济收益。二者必须兼顾,不可偏废。在eVTOL发展的不同阶段,可以采取不同的发展策略,区分先后,各有侧重。甚至不同的企业都可以采取不同的发展策略。以网点布局为例,点多面广自然会为公众带来更多的出行便利,但这也增加了企业的先期投入和回报风险。试点先行,小步快跑,由点到面,梯次推开,或许是较为积极稳妥的发展策略。前期试点,让公众有更好的体验感,争取更多的公众认可,也是试点的重要内容,可以在提高便利性上有所侧重。明确了发展道路和盈利模式,eVTOL的发展也就指日可待了。

与成熟传统行业的竞争。eVTOL运行于城市与城际,主要是与城市地面交通工具的竞争,与商业航空、通用航空不存在直接竞争,与铁路、包括高铁也不存在明显的竞争。城市地面交通,特别是公共交通,面向所有市民。eVTOL主要面向时间敏感人群。所谓时间敏感人群,就是那些愿意为节省出行时间而适当付出更高费用的人群。eVTOL与城市地面交通工具的竞争,归根结底就是城市消费人群的竞争。可以预期,随着相关技术、运营模式的成熟和公众认可度的提升,时间敏感人群的规模也会逐渐扩大,从而使eVTOL进入可持续发展。

归根结底,eVTOL的未来发展取决于发展环境与利益攸关方,用时下流行的话来说,取决于eVTOL的生态圈。其中的利益攸关方主要包括从业者、各级政府和社会公众。随着低空经济纳入国家战略性新兴产业,各级政府对eVTOL都报以极大热情。随着相关技术的成熟,产业链建设重点从飞行器设计制造向基础设施建设和延伸服务拓展,其中延伸服务直接面向公众,eVTOL如何更好地为公众服务,为公众出行提供最大便利,是一个全新的问题,也是产业链建设的重点与难点,唯有大胆创新才能赢得未来。因此,最终影响和决定eVTOL未来的关键因素是社会公众的认可度,只有让更多的公众认可和接受,eVTOL才能赢得市场。