JoeBen Bevirt是Joby Aviation的创始人兼首席执行官

起来,起来,走开!

图片来源:Joby Aviation

混合动力垂直起降飞行器可以改变空中交通生态系统。

经过十多年的发展,电动垂直起降(eVTOL)飞机的市场正在崛起,其目标是为每个人提供个性化、按需和无碳的城市空中交通(UAM)。

大笔资金正在支持空中出租车。今年,至少有四家主要公司将上市。所有这些公司都将反向合并到现有的上市投资工具中,这些投资工具将从现有和新的投资者那里获得资金。

这些交易将使两家公司的资源超过7亿美元(5亿英镑)的门槛,汉莎创新中心将其定义为“成功开发、认证和工业化空中出租车所需的最低估计资本门槛”。随着该行业的整合,其它企业似乎也将效仿。

在四家领跑者中,有两家是美国公司:被认为是eVTOL中最先进的Joby Aviation(融资66亿美元)和Archer Aviation(融资38亿美元),后者刚刚推出了旨在获得种子认证的Maker技术演示机。其中一家来自德国:Lilium,其eVTOL喷气式飞机可能是第一架参与商业航空竞争的喷气式飞机(33亿美元)。第四名来自英国:Vertical Aerospace(22亿美元)。

Vertical可能是在寻求最少的资本,但它宣布了另一个最引人注目的消息——它有客户。它已经收到了美国航空(American Airlines)、飞机租赁集团Avolon (Avolon)的有条件订单(多达390架;可选190美元)和维珍航空(Virgin Atlantic)(50美元;100元选择权)。

在联合航空公司与Archer签订了10亿美元(7.15亿英镑)的有条件订单后,航空公司客户帮助验证了evtol的第一个可能市场之一:短途机场接送。eVTOL公司必须证明,eVTOL在技术上是可行的,而且定价可以与优步(Uber Black)的豪华轿车服务相媲美,从而开拓利润丰厚的商务旅行者市场。eVTOL不只是像每小时1000美元的直升机那样的富人渡轮。规模经济以后一定意味着我们所有人都能使用它们。

Vertical在eVTOL生态系统的其他地方也很忙碌。

它与罗尔斯·罗伊斯(Rolls-Royce)合作生产全电动动力系统,与比利时索尔维(Solvay)合作生产复合材料结构和粘合剂,与微软合作提供云支持,与霍尼韦尔合作生产飞行甲板航空电子设备。今年早些时候,它加入了民航局设立的“监管沙盒”,其他成员包括希思罗机场和伦敦城市机场、另一家德国eVTOL先驱Volocopter(也在考虑成立SPAC),以及更熟悉航空业的eVTOL参与者巴西航空工业公司(Embraer)。

很高兴看到一家英国公司取得这样的进展。尽管Vertical的订单数量很大,但它只是一个广泛应用的例子。市场已经超越了基本的创新,进入了整合阶段。

他们的梦想是用电动飞机取代化石燃料喷气式客机。但eVTOL的首要目标是区域公共交通,以及比亚马逊Prime Air等无人机送货上门项目更重量级的物流。速度可达200公里/小时,航程可达300公里/小时,但大多数飞机将在这些基准的低端运行,有效载荷大约在400公斤至2500公斤之间,载客2至6人。

终端机转账只是一个开始。除此之外,联合国(United Nations)预测,到2050年,全球68%的人口将生活在城市里,城市内部和城市之间的短途运输也有前景,或者从城外的配送中心到市中心枢纽的“中间英里”货运。越野,准时,从您当地的“垂直机场”舒适。

该行业已经交付了技术演示,以确认大规模分布式电力推进的可行性。Joby成立于2009年,是eVTOL的鼻祖。该公司表示,在过去10年里,该公司已经完成了1000多次试飞,并将其研究进展到最近与美国联邦航空管理局(FAA)达成G1认证飞机条件的程度。今年2月通过的这一里程碑,为其evtol在2024年之前进入商业服务铺平了道路。

随着时间的推移,该公司创始人JoeBen Bevirt发出了轻微的警告:“虽然我们还有几年的飞机测试时间,但我们现在有了一条明确且可实现的道路,可以对我们的飞机进行认证并引入客户航班。”

“虽然我们还有几年的飞机测试时间,但我们现在有了一条明确且可实现的道路,可以对我们的飞机进行认证并引入客户航班。”

JoeBen Bevirt, Joby航空公司

比维尔特可能比其他eVTOL领导者更了解他的市场面临的系统复杂性。Joby的SPAC的目标是筹集最多的资金,不仅是为了让飞机接受、制造和销售,而且是为了提供完整的服务。该公司的雄心不亚于航班预订和管理,为此,它于2020年底收购了Uber Elevate(迄今为止,优步已向Joby投资1.25亿美元(8900万英镑))。这66亿美元(47亿英镑)需要很长一段时间。

另一个例子是,Joby最近与REEF Technology建立了生态系统合作伙伴关系,以识别垂直港口站点。值得注意的是,REEF是美国最大的停车场运营商。这是关于去哪里和从哪里出发。

创新工作正在开发专用垂直起降机场,但要启动电动起降机场市场,重点首先是重新利用现有地点。

阿彻还希望在2024年发射。该公司联合首席执行官布雷特·阿多克表示:“对于起飞和降落地点,我们正在使用现有的房地产进行轻型改造,其中包括直升机停机坪,以及屋顶、地块和停车场等其他设施。”

与此同时,eVTOL运营商正在从现有的航空供应商那里整合更多的技术(在最新的交易中,Lilium宣布与霍尼韦尔达成另一项航空电子设备协议)。这将进一步提高业绩,并增加监管机构更熟悉的技术(这一点通常被低估,但很重要)。

这将主要参与者引向系统而不是服务或硬件提供商模式。罗兰贝格(Roland Berger)的顾问在最近的一份报告中列举了三个原因:“首先,这让他们了解整个生态系统,以及不同部分的整合。第二,由于行业形势仍然是动态的,作为系统供应商所获得的知识和垂直整合使参与者能够迅速对发展做出反应。第三,供应链尚未完全建立。”

“对于起降场地,我们使用的是现有场地,并进行了轻型改造,其中包括直升机停机坪、屋顶和停车场。”

布雷特·阿多克,阿彻航空公司

还有另一个至少同等重要的真正系统性因素:监管。

摩根士丹利是eVTOL投资领域的领军人物。它仍然看涨。但今年早些时候,该公司将其对2040年UAM市场总可用价值的预测从1.5万亿美元(1万亿英镑)下调至1万亿美元(7150亿英镑)。

该公司表示:“我们希望通过与监管和认证相关的近期障碍来缓和异常巨大的潜在市场潜力。”该公司援引美国联邦航空管理局(FAA)一位专家对其研究人员的话说,“一杯酷爱饮料最好配上一杯倔脾气。”

正如Joby为G1所做的工作所示,eVTOL公司与美国联邦航空局、民航局和欧盟航空安全局等监管机构密切合作。然而,尽管取得了重大进展,但仍存在棘手的挑战。其中最棘手的是空中交通管理(ATM)。

美国联邦航空局和美国国家航空航天局已经与公司合作开发了1.0操作概念(ConOps),为在“UAM走廊”中使用载人evtol铺平了道路。在英国,城市航空统一交通管理(UTM)平台开发的领导者Attitude Angel,与urban - air Port和Safeguard Vertiports一起,成为今年晚些时候在考文垂建立的政府支持的垂直机场探路者的一部分。巴西航空工业公司已经成立了子公司Eve城市空中交通解决方案,该公司也在致力于ConOps。

将evtol与ATM系统相结合是很困难的,可能会涉及到在保持安全的同时自动化传统上由人主导的任务。目前的一些挑战阻碍了现实世界中的快速并行建模和数字双胞胎,而数字双胞胎是目前自动驾驶汽车的重要辅助。

Joey Rios是Nasa Ames的航空航天研究工程师,也是最近UTM项目的首席软件架构师,他解释说,仍然有一些元素必须在现场进行分析。除了管理城市景观的快速变化(例如建筑起重机)和在密集的摩天大楼中可能发展的小气候外,他还提到了城市中心的无线电频率问题。

“事实证明,如果你飞到一栋公寓楼附近,那里有很多人都有Wi-Fi路由器,如果你与这些路由器发生冲突,你可能就无法与无人机通信。这些都是已知的问题,但实际上,在真实的城市环境中审视它是很重要的,”他在硅谷对美国宇航局说。

接下来是公众接受度的问题,目前情况还不太清楚。

新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)的研究发现,“公众不太喜欢(无人机)在他们的生活空间周围提供服务……然而,他们更能接受在娱乐场所或工业区使用无人机。”这是世界上对技术最友好的社会之一。

德国联邦政府资助的“天空限制”(Sky Limits)项目进行的类似研究发现,“大多数受访者反对使用送货无人机和空中出租车”。在一般客运方面,只有21%的人支持空中的士。德国和美国被视为在eVTOL监管方面处于领先地位。

eVTOL公司认为这是教育的问题,另一个重要的参与者,波音支持的Wisk的进一步调查声称,一旦公众理解并看到eVTOL可以做什么,接受率就会上升。然而,就目前而言,这仍然是一个任人挑选的问题。

所有这些都在飞行计划中,甚至在你谈论自主evtol之前,终极目标。大多数支持者承认他们将不得不培训飞行员(尽管他们也知道,在无人驾驶操作可能真的只有十年之遥的情况下,试图推销这种职业可能是一个挑战)。

当然,还有电池密度的问题,尽管阿切尔认为,250Wh/kg的电流能让电池进入商业市场。然而,从锂离子到锂硫的转变可能会有所帮助。

我们不要太消极。真正的问题可能是2024年开始商业服务的预测是否现实。这个日期以前也曾推迟过。乔比最初希望在2023年实现飞行。因为,假设系统问题可以得到解决——自动驾驶汽车是另一个探路者——潜力是存在的。

罗兰贝格(Roland Berger)短期估计,到2050年,客运无人机的收入将达到900亿美元(640亿英镑),有16万架evtol投入运营——如果技术整合成功,监管正式制定,公众接受这一概念。摩根士丹利(Morgan Stanley)对2050年市场的“基本情况”预测为9万亿美元(6.4万亿英镑)更为乐观,但它认为投资者现在就应该行动,但要记住“用耐心来缓和你的兴奋”。

准备好垂直起飞了吗?也许更好的说法是,天气预报很好,飞行前检查也很好。大多数情况下,希望eVTOL只是在等行李。

未来的飞行

eVTOL的关键考虑因素

碳基和其他复合材料对eVTOL的发展至关重要。它们比铝轻40%,比钢轻5倍,已被用于减轻商用客机的重量。电动自行车所带来的能源效益意味着,电动自行车运营商可以降低费用,朝着以与传统出租车相当甚至更低的价格提供服务的目标迈进。

Lilium已与碳纤维专家东丽(Toray)合作,为其计划中的五座喷气式飞机制造机身。组装工作将由西班牙Aciturri集团承担,该集团还与空客、波音和巴西航空工业公司(Embraer)合作。

电池一直是evtol的主要限制之一。根据Archer Aviation的数据,基于锂离子电池的成熟——每年仅提高5%——该技术已达到约250Wh/kg的存储容量,使其在evtol中应用可行。总部位于阿宾顿的电池专家OXIS能源公司自2004年以来一直在研究基于锂-硫的替代轻质电池技术。这可以提供相同的容量,而锂离子电池的重量只有锂离子电池的一半,OXIS已经开发了一个容量为470Wh/kg的原型,预计到2025年将达到600Wh/kg。

低噪音性能将不可避免地成为确保公众接受evtol的重要因素。在其制造商认证探路者的最新数据中,Archer声称在2000英尺高空飞行时输出45dB,不到中等降雨的一半,远低于人们最初可能与evtol联系在一起的直升机。

eVTOL有四种配置,每一种都使用分布式电力推进。最常见的是基于螺旋桨的;多个电机固定在圆形的“多直升机”阵列中。在“升力+巡航”配置中,固定机翼上的电机提供升力,后置电机推动飞机前进。在“倾斜旋翼”配置中,所有或部分机翼上的电机可以从垂直推进过渡到水平推进。另外,在“导管矢量推力”中,多个发动机为起飞和降落提供喷气推进。

除了更低的能耗和噪音外,这些配置还允许设计师采用大量冗余设计,使电机足够独立,以便在一个或多个故障时飞机可以继续安全飞行。

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