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導(dǎo)語
隨著行業(yè)發(fā)展,新鮮血液的涌入,一些隔壁車圈的壞毛病也帶到了eVTOL領(lǐng)域,有個別主機廠本來看著挺有實力,卻靠小作文尋找優(yōu)越感,挑起構(gòu)型之爭,自己適航八字沒一撇,就已經(jīng)斷水流大師兄附體“不要誤會,我不是針對你,我是說在座各位都是垃圾”。殊不知,他們和資本一樣,都希望小作文里面寫的能成真。
但他們的切入點“哪個構(gòu)型更好”,卻是自eVTOL出現(xiàn)以來,就無休止討論的問題,隨著環(huán)境變化我們就再來說道說道。
不過此次討論,多旋翼、貨運構(gòu)型看戲就好。
1號選手:復(fù)合翼
老版《笑傲江湖》中,令狐沖帶著群雄上少林接圣姑,路過武當(dāng),遇見兩個糙漢斗了起來,兩個漢子的劍招一個遲緩,一個迅捷,但一攻一守,劍法之中竟無半分破綻可尋。
斗罷,令狐沖說道:“武當(dāng)劍法,的是神妙。兩位的劍招一陰一陽,一剛一柔,可是太極劍法嗎?”糙漢回道:“卻教公子見笑了。我們使的是‘兩儀劍法’,劍分陰陽,未能混而為一?!?/p>
“劍分陰陽,未能混而為一”金庸老先生用9個字概括了復(fù)合翼的優(yōu)勢與弱點。
復(fù)合翼構(gòu)型是結(jié)合了固定翼和多旋翼部分特點的設(shè)計。它通常有固定的機翼來提供升力,在巡航階段主要依靠機翼產(chǎn)生的升力飛行,就像傳統(tǒng)固定翼飛機一樣。同時,還配備有輔助的垂直起降裝置,如多個小型旋翼或涵道風(fēng)扇等。這些垂直起降裝置主要用于在起飛和降落階段提供垂直方向的升力,以實現(xiàn)不需要跑道的垂直起降功能。國外的Beta,國內(nèi)的沃蘭特、峰飛等都是這個構(gòu)型。
Beta和沃蘭特(圖片源自網(wǎng)絡(luò))
這種構(gòu)型相比多旋翼能夠?qū)崿F(xiàn)更長的航程和更高的載重能力,能效高,在平飛階段能顯著降低能耗,適合較長距離的飛行;技術(shù)難度和風(fēng)險相對傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型較低,設(shè)計、控制、制造、維護成本等相對簡單,也不用過度糾結(jié)傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)單點失效的問題,商業(yè)化落地可能更快。
但這個構(gòu)型的缺點也十分明顯——“死重”,兩套獨立系統(tǒng)的存在導(dǎo)致垂直升力在巡航階段可能會閑置,不能達到最大化利用效率;另外,切換到平飛時,旋翼可能會增加阻力。
2號選手:全傾轉(zhuǎn)旋翼
顧名思義,全傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型其旋翼系統(tǒng)能夠完全傾轉(zhuǎn)。在垂直起降階段,旋翼垂直向上,完全依靠旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的升力來完成起飛和降落。當(dāng)需要向前飛行時,旋翼會逐漸傾轉(zhuǎn),直至旋轉(zhuǎn)平面完全水平,此時旋翼就像螺旋槳一樣,只提供向前的推力,飛行器的升力主要由機身機翼來提供。這種構(gòu)型最大程度地結(jié)合了直升機垂直起降的便利性和固定翼飛機高速巡航的優(yōu)勢。這種構(gòu)型難度也是最大,目前涉足的企業(yè)不是很多,國外的Joby,國內(nèi)的蔚藍空間、華羽先翔。
如果放金庸小說里面,這種屬于在某一領(lǐng)域追求極致,一輩子可能都在鉆研如何用劍如何用刀,這種也容易出極端,稱號一般常以“X魔”代指,上限獨孤求敗,下限則是路人甲乙丙丁。
Joby和華羽先翔(圖片源自網(wǎng)絡(luò))
這個構(gòu)型和其他幾個構(gòu)型相比,氣動性能更好,尤其是巡航狀態(tài)下,所有動力都用于推進,最大速度、續(xù)航等性能會有明顯優(yōu)勢;可以在兩種模式之間進行比較徹底的轉(zhuǎn)換,能適應(yīng)多種場景,這也是漂亮國的選擇,畢竟有V-22“魚鷹”朱玉在前。
但是,由于旋翼的完全傾轉(zhuǎn)機構(gòu)其機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對飛控系統(tǒng)的要求也很高,相應(yīng)的制造和維護成本也隨之升高。而在旋翼傾轉(zhuǎn)過程中,飛行器的氣動力特性會發(fā)生很大變化,對飛行安全等方面帶來諸多挑戰(zhàn),安全問題也成為全傾轉(zhuǎn)構(gòu)型適航的最大難題。
另外,需要注意,國外是有傾轉(zhuǎn)機構(gòu)的成熟供應(yīng)商的,但由于出口管制問題,國內(nèi)的傾轉(zhuǎn)機型目前只能自研,那么就勢必要承擔(dān)更難高的研制成本和周期了。所以,對于國內(nèi)的主機廠,全傾轉(zhuǎn)可能會更適合資金實力更加雄厚的,或者“長袖善舞”能夠搞定各種融資需求的。
3號選手:半傾轉(zhuǎn)旋翼
和2號選手本是相親相愛的一家人,以前歸類分析時經(jīng)常放一起,但經(jīng)過2024
年的發(fā)展,構(gòu)型開始卷起來了,所以也開始“分家”。
半傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型介于復(fù)合翼和全傾轉(zhuǎn)旋翼之間,其部分旋翼系統(tǒng)可以傾轉(zhuǎn)。在起飛和降落階段,旋翼處于垂直位置,像直升機一樣通過旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向上的升力來完成垂直起降動作。需要進入高速巡航狀態(tài)時,部分旋翼會部分傾轉(zhuǎn),產(chǎn)生向前的推力,同時機身的固定機翼也開始發(fā)揮主要的升力作用,來共同維持飛行器的飛行,沒有傾轉(zhuǎn)的旋翼就像復(fù)合翼一樣直接停轉(zhuǎn)。國外的Archer,國內(nèi)的沃飛長空、時的等都是這個構(gòu)型。
Archer和沃飛長空(圖片源自網(wǎng)絡(luò))
該構(gòu)型在復(fù)合翼與全傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型之間找到了平衡點,在從垂直起降過渡到巡航飛行的過程中,可以通過調(diào)整旋翼的傾轉(zhuǎn)角度來平衡升力和推力,使過渡過程相對平穩(wěn);動力系統(tǒng)的巡航阻力比復(fù)合翼小,傾轉(zhuǎn)動力在巡航和垂直起降中間可以找到一個較好的匹配點,動力系統(tǒng)的設(shè)計難度比全傾轉(zhuǎn)要低,控制相比全傾轉(zhuǎn)難度要小。
由于我國通用機場數(shù)量相對較少,且UAM本身就是城市空中交通,半傾轉(zhuǎn)構(gòu)型在起降過程中對機場跑道的依賴較小,可在城市中的樓頂、廣場、開闊地等多種場地進行垂直起降,并且能夠在城市樓頂復(fù)雜的氣流環(huán)境下更穩(wěn)定的起降,減少因氣流擾動而導(dǎo)致的安全風(fēng)險。同時,當(dāng)某個或部分旋翼出現(xiàn)故障時,其他旋翼可以通過調(diào)整傾轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速來補償升力,維持飛行器的安全飛行,增加了應(yīng)急處理的能力和安全性。實在不行用機翼模式迫降也未嘗不可。
相比全傾轉(zhuǎn)旋翼,半傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)相對簡單,成本也相對較低,但是依然需要解決傾轉(zhuǎn)旋翼的問題,不過對傾轉(zhuǎn)機構(gòu)的依賴程度沒有這么高,是一個更佳平衡的方案,可以兼顧技術(shù)難度、運行條件、適航挑戰(zhàn)和市場進入時間。
構(gòu)型之爭,遠不僅僅是構(gòu)型之爭
單從技術(shù)方案來說可能很多人會覺得全傾轉(zhuǎn)旋翼看起來更佳炫酷,然而構(gòu)型之爭遠不僅僅是構(gòu)型之爭。選好構(gòu)型之后,一切才剛剛開始,難度大的構(gòu)型固然有其技術(shù)上優(yōu)勢,但是是否意味著更好的產(chǎn)品,形成更好的運營能力,更快的進入市場,獲得商業(yè)上的成功?這重重難題題留給了各主機廠去回答。
選擇了一款構(gòu)型之后,還要考驗其設(shè)計功力,如何揚長避短,規(guī)避構(gòu)型固有缺點,發(fā)揮出最大優(yōu)勢;也考驗主機廠的供應(yīng)鏈管理、研制和適航功力,如何通過供應(yīng)體系的搭建利用生態(tài)伙伴的力量更快更好完成研發(fā);還考驗適航功力,如何建立適航體系,更早的推完成產(chǎn)品適航進入商業(yè)運行;更是考驗主機廠的產(chǎn)品和運營功力,如何通過產(chǎn)品給最終用戶多快好省的體驗,形成網(wǎng)絡(luò)效應(yīng),在市場上占據(jù)一席之地。
很多人問上述哪種構(gòu)型更安全?需要強調(diào)的一點是,同樣級別的機型(2-6座),在同樣的運行條件下(人口稠密區(qū)、載人、融合空域),需要滿足同樣的安全等級要求,那么就需要按照同樣一套研制體系進行正向開發(fā),雖然不同構(gòu)型按照這套研制體系完成的適航難度會有差異,但是都可以實現(xiàn)同樣的安全目標(biāo),所以歸根結(jié)底,考驗的是主機廠適航和研制的功力。
在這場構(gòu)型之爭里,無論什么構(gòu)型,其必經(jīng)之路都是型號合格適航審定,當(dāng)下國情發(fā)展下,能順應(yīng)市場需求,又能開展產(chǎn)品驗證,并走上適航取證的選手,其實并不多,在目前適航的幾家當(dāng)中,進展最快的應(yīng)該是沃飛長空,在2023年年底已公布專用條件,也就是適航審定基礎(chǔ);蔚藍空間、華羽先翔還未開啟適航審定受理申請;峰飛、沃蘭特、時的在審eVTOL項目目前均未公布專用條件,仍在型號合格審定的第二階段,也就是要求確認階段;沃飛長空目前已經(jīng)進展到第四階段,也就是符合性確認階段,不出意外的話將成為國內(nèi)首家“有人駕駛eVTOL”型號合格證取證企業(yè)。
如果非要在現(xiàn)在這個時點下判斷誰能走到最后,這可能不僅僅是構(gòu)型選擇的問題,也是主機廠全方位的比拼,更是主機廠實力和構(gòu)型的匹配問題。必須說現(xiàn)在還為時尚早,各位加油。
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