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導(dǎo)語(yǔ)
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(gè)別主機(jī)廠本來(lái)看著挺有實(shí)力,卻靠小作文尋找優(yōu)越感,挑起構(gòu)型之爭(zhēng),自己適航八字沒(méi)一撇,就已經(jīng)斷水流大師兄附體“不要誤會(huì),我不是針對(duì)你,我是說(shuō)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(xiě)的能成真。
但他們的切入點(diǎn)“哪個(gè)構(gòu)型更好”,卻是自eVTOL出現(xiàn)以來(lái),就無(wú)休止討論的問(wèn)題,隨著環(huán)境變化我們就再來(lái)說(shuō)道說(shuō)道。
不過(guò)此次討論,多旋翼、貨運(yùn)構(gòu)型看戲就好。
1號(hào)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(guò)武當(dāng),遇見(jiàn)兩個(gè)糙漢斗了起來(lái),兩個(gè)漢子的劍招一個(gè)遲緩,一個(gè)迅捷,但一攻一守,劍法之中竟無(wú)半分破綻可尋。
斗罷,令狐沖說(shuō)道:“武當(dāng)劍法,的是神妙。兩位的劍招一陰一陽(yáng),一剛一柔,可是太極劍法嗎?”糙漢回道:“卻教公子見(jiàn)笑了。我們使的是‘兩儀劍法’,劍分陰陽(yáng),未能混而為一。”
“劍分陰陽(yáng),未能混而為一”金庸老先生用9個(gè)字概括了復(fù)合翼的優(yōu)勢(shì)與弱點(diǎn)。
復(fù)合翼構(gòu)型是結(jié)合了固定翼和多旋翼部分特點(diǎn)的設(shè)計(jì)。它通常有固定的機(jī)翼來(lái)提供升力,在巡航階段主要依靠機(jī)翼產(chǎn)生的升力飛行,就像傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)一樣。同時(shí),還配備有輔助的垂直起降裝置,如多個(gè)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(shí)現(xiàn)不需要跑道的垂直起降功能。國(guó)外的Beta,國(guó)內(nèi)的沃蘭特、峰飛等都是這個(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)距離的飛行;技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型較低,設(shè)計(jì)、控制、制造、維護(hù)成本等相對(duì)簡(jiǎn)單,也不用過(guò)度糾結(jié)傾轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)單點(diǎn)失效的問(wèn)題,商業(yè)化落地可能更快。
但這個(gè)構(gòu)型的缺點(diǎn)也十分明顯——“死重”,兩套獨(dú)立系統(tǒng)的存在導(dǎo)致垂直升力在巡航階段可能會(huì)閑置,不能達(dá)到最大化利用效率;另外,切換到平飛時(shí),旋翼可能會(huì)增加阻力。
2號(hào)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(lái)完成起飛和降落。當(dāng)需要向前飛行時(shí),旋翼會(huì)逐漸傾轉(zhuǎn),直至旋轉(zhuǎn)平面完全水平,此時(shí)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(jī)身機(jī)翼來(lái)提供。這種構(gòu)型最大程度地結(jié)合了直升機(jī)垂直起降的便利性和固定翼飛機(jī)高速巡航的優(yōu)勢(shì)。這種構(gòu)型難度也是最大,目前涉足的企業(yè)不是很多,國(guó)外的Joby,國(guó)內(nèi)的蔚藍(lán)空間、華羽先翔。
如果放金庸小說(shuō)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(hào)一般常以“X魔”代指,上限獨(dú)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(gè)構(gòu)型和其他幾個(gè)構(gòu)型相比,氣動(dòng)性能更好,尤其是巡航狀態(tài)下,所有動(dòng)力都用于推進(jìn),最大速度、續(xù)航等性能會(huì)有明顯優(yōu)勢(shì);可以在兩種模式之間進(jìn)行比較徹底的轉(zhuǎn)換,能適應(yīng)多種場(chǎng)景,這也是漂亮國(guó)的選擇,畢竟有V-22“魚(yú)鷹”朱玉在前。
但是,由于旋翼的完全傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)飛控系統(tǒng)的要求也很高,相應(yīng)的制造和維護(hù)成本也隨之升高。而在旋翼傾轉(zhuǎn)過(guò)程中,飛行器的氣動(dòng)力特性會(huì)發(fā)生很大變化,對(duì)飛行安全等方面帶來(lái)諸多挑戰(zhàn),安全問(wèn)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(guó)外是有傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的成熟供應(yīng)商的,但由于出口管制問(wèn)題,國(guó)內(nèi)的傾轉(zhuǎn)機(jī)型目前只能自研,那么就勢(shì)必要承擔(dān)更難高的研制成本和周期了。所以,對(duì)于國(guó)內(nèi)的主機(jī)廠,全傾轉(zhuǎn)可能會(huì)更適合資金實(shí)力更加雄厚的,或者“長(zhǎng)袖善舞”能夠搞定各種融資需求的。
3號(hào)選手:半傾轉(zhuǎn)旋翼
和2號(hào)選手本是相親相愛(ài)的一家人,以前歸類分析時(shí)經(jīng)常放一起,但經(jīng)過(guò)2024
年的發(fā)展,構(gòu)型開(kāi)始卷起來(lái)了,所以也開(kāi)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(jī)一樣通過(guò)旋翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向上的升力來(lái)完成垂直起降動(dòng)作。需要進(jìn)入高速巡航狀態(tài)時(shí),部分旋翼會(huì)部分傾轉(zhuǎn),產(chǎn)生向前的推力,同時(shí)機(jī)身的固定機(jī)翼也開(kāi)始發(fā)揮主要的升力作用,來(lái)共同維持飛行器的飛行,沒(méi)有傾轉(zhuǎn)的旋翼就像復(fù)合翼一樣直接停轉(zhuǎn)。國(guó)外的Archer,國(guó)內(nèi)的沃飛長(zhǎng)空、時(shí)的等都是這個(gè)構(gòu)型。
Archer和沃飛長(zhǎng)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(diǎn),在從垂直起降過(guò)渡到巡航飛行的過(guò)程中,可以通過(guò)調(diào)整旋翼的傾轉(zhuǎn)角度來(lái)平衡升力和推力,使過(guò)渡過(guò)程相對(duì)平穩(wěn);動(dòng)力系統(tǒng)的巡航阻力比復(fù)合翼小,傾轉(zhuǎn)動(dòng)力在巡航和垂直起降中間可以找到一個(gè)較好的匹配點(diǎn),動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(guó)通用機(jī)場(chǎng)數(shù)量相對(duì)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(guò)程中對(duì)機(jī)場(chǎng)跑道的依賴較小,可在城市中的樓頂、廣場(chǎng)、開(kāi)闊地等多種場(chǎng)地進(jìn)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(dòng)而導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),當(dāng)某個(gè)或部分旋翼出現(xiàn)故障時(shí),其他旋翼可以通過(guò)調(diào)整傾轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速來(lái)補(bǔ)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(shí)在不行用機(jī)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(duì)簡(jiǎn)單,成本也相對(duì)較低,但是依然需要解決傾轉(zhuǎn)旋翼的問(wèn)題,不過(guò)對(duì)傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的依賴程度沒(méi)有這么高,是一個(gè)更佳平衡的方案,可以兼顧技術(shù)難度、運(yùn)行條件、適航挑戰(zhàn)和市場(chǎng)進(jìn)入時(shí)間。
構(gòu)型之爭(zhēng),遠(yuǎn)不僅僅是構(gòu)型之爭(zhēng)
單從技術(shù)方案來(lái)說(shuō)可能很多人會(huì)覺(jué)得全傾轉(zhuǎn)旋翼看起來(lái)更佳炫酷,然而構(gòu)型之爭(zhēng)遠(yuǎn)不僅僅是構(gòu)型之爭(zhēng)。選好構(gòu)型之后,一切才剛剛開(kāi)始,難度大的構(gòu)型固然有其技術(shù)上優(yōu)勢(shì),但是是否意味著更好的產(chǎn)品,形成更好的運(yùn)營(yíng)能力,更快的進(jìn)入市場(chǎng),獲得商業(yè)上的成功?這重重難題題留給了各主機(jī)廠去回答。
選擇了一款構(gòu)型之后,還要考驗(yàn)其設(shè)計(jì)功力,如何揚(yáng)長(zhǎng)避短,規(guī)避構(gòu)型固有缺點(diǎn),發(fā)揮出最大優(yōu)勢(shì);也考驗(yàn)主機(jī)廠的供應(yīng)鏈管理、研制和適航功力,如何通過(guò)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(yàn)適航功力,如何建立適航體系,更早的推完成產(chǎn)品適航進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行;更是考驗(yàn)主機(jī)廠的產(chǎn)品和運(yùn)營(yíng)功力,如何通過(guò)產(chǎn)品給最終用戶多快好省的體驗(yàn),形成網(wǎng)絡(luò)效應(yīng),在市場(chǎng)上占據(jù)一席之地。
很多人問(wèn)上述哪種構(gòu)型更安全?需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是,同樣級(jí)別的機(jī)型(2-6座),在同樣的運(yùn)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(jí)要求,那么就需要按照同樣一套研制體系進(jìn)行正向開(kāi)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(huì)有差異,但是都可以實(shí)現(xiàn)同樣的安全目標(biāo),所以歸根結(jié)底,考驗(yàn)的是主機(jī)廠適航和研制的功力。
在這場(chǎng)構(gòu)型之爭(zhēng)里,無(wú)論什么構(gòu)型,其必經(jīng)之路都是型號(hào)合格適航審定,當(dāng)下國(guó)情發(fā)展下,能順應(yīng)市場(chǎng)需求,又能開(kāi)展產(chǎn)品驗(yàn)證,并走上適航取證的選手,其實(shí)并不多,在目前適航的幾家當(dāng)中,進(jìn)展最快的應(yīng)該是沃飛長(zhǎng)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(lán)空間、華羽先翔還未開(kāi)啟適航審定受理申請(qǐng);峰飛、沃蘭特、時(shí)的在審eVTOL項(xiàng)目目前均未公布專用條件,仍在型號(hào)合格審定的第二階段,也就是要求確認(rèn)階段;沃飛長(zhǎng)空目前已經(jīng)進(jìn)展到第四階段,也就是符合性確認(rèn)階段,不出意外的話將成為國(guó)內(nèi)首家“有人駕駛eVTOL”型號(hào)合格證取證企業(yè)。
如果非要在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)點(diǎn)下判斷誰(shuí)能走到最后,這可能不僅僅是構(gòu)型選擇的問(wèn)題,也是主機(jī)廠全方位的比拼,更是主機(jī)廠實(shí)力和構(gòu)型的匹配問(wèn)題。必須說(shuō)現(xiàn)在還為時(shí)尚早,各位加油。
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