航空观察：城市空中交通市场和电动垂直起降对旋翼机市场的影响徐德康/国际航空今年

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航空观察：城市空中交通市场和电动垂直起降对旋翼机市场的影响。旋翼机|垂直起降|空中交通|飞行器---

徐德康/国际航空

今年，在美国拉斯维加斯举行的国际直升机博览会上（Heli-Expo 2018），城市空中交通市场和电动垂直起降（eVTOL）的飞行器成为热点话题。

近一两年来，几乎每个月都有新的制造商进入这一领域。eVTOL飞行器对未来直升机市场带来潜在的威胁吗？

各色创意满分的 eVTOL方案

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早在2016年美国优步公司（Uber）就开始致力于发展城市飞行器，与飞机制造商合作开始研制多种eVTOL 飞行器。此后，行业内外对eVTOL飞行器的兴趣越来越浓厚，目前，有50多种各类布局的 eVTOL飞行器概念正在研制之中。

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上图为空客A3公司研制的“伐河纳”（Vahana），采用了可倾转式涵道风扇布局。空客公司已经于1月31日开始在美国俄勒冈州试飞单座的“伐河纳”eVTOL飞机

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新颖的自行车/座椅式eVTOL概念：如上图雏鹰公司（Kitty Hawk）的 “ 飞鸟 ” 电动飞行车（Flyer）。该飞行器外形类似于摩托车，安装有8个旋翼，重量为100kg，飞行速度达 40km/h，可以从水面垂直起飞，不需要跑道支持

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采用纯旋翼布局的方案：如上图德国Volocopter公司的VC200。VC200是一款超轻型两座飞行器，16个螺旋桨采用纯电力驱动，与普通直升机一样可垂直起降，即使部分驱动系统发生故障，仍可安全降落

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上图是空客直升机公司的“城市空中客车” 4座eVTOL方案。空客公司声称在年底前要进行4座 eVTOL“城市空中客车”（City Airbus）验证机的首次试飞

未来eVTOL对旋翼机市场的影响

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相比直升机， eVTOL确有较大的应用便利和经济性优势。

波音公司的调查结果显示，4座eVTOL 飞行器的每座千米使用成本比R44轻型直升机的使用成本要低26％。乔比公司也进行了比较，例如，S2的标价和能量成本（Energycost）分别为20万美元及0.05美元，而R22直升机分别为29万美元和0.53美元；混合动力的S4飞机飞行40km的距离只需要消耗2美元的燃油，而轻型直升机飞行同样距离却需要消耗40美元燃油。优步公司也预测，城市飞行器的运营成本仅为涡桨直升机的1/3

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乔比公司的S2飞机

然而，大多数旋翼机制造商和运营商都对eVTOL表示欢迎而非恐惧的态度，认为eVTOL和传统旋翼机将是互补而非竞争的关系。

罗宾逊公司认为，未来直升机主要用于完成更长距离的飞行，特别是两个城市之间的飞行，而eVTOL 主要是在城市内建立起降网络，主要用于短航段的飞行，适用于将旅客从城市内的一个起降点送到临近的直升机机场

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罗宾逊R22直升机

另外，eVTOL飞行器更具成本效益优势且更安静，更适合在城市内飞行。所以未来eVTOL平台和直升机必将并肩提供服务，未来城市飞行器可能有30％的用途是输送零散乘客到机场。

贝尔在Heli-Expo展览会上展示了他们研发的 eVTOL城市空中飞行器客舱全尺寸概念模型，客舱可以容纳4位乘客，还有包括各种电子连接端口，预计将在2020年开始提供服务。

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贝尔公司展示的城市空中出租车客舱全尺寸模型

贝尔公司首席执行官米奇·斯奈德表示，未来的eVTOL不仅能够满足安全、高效和安静的要求，并且可以搭载4名乘客，而且能胜任现在轻型直升机所承担的短程飞行任务，所以两种交通工具可以彼此形成补充。

电池技术： eVTOL飞行器投入实用的关键

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电池和传感器技术是城市飞行器应用的关键，特别是在电池的能量密度、充电时间、循环寿命、安全性等性能方面，其中能量密度更是直接决定了eVTOL在空中飞行的时间，也关系到eVTOL飞机尺寸的大小。

目前，业内对于能支持全电动eVTOL的电池技术在时间尺度上存在一定分歧。

赛峰集团执行副总裁认为：

未来20年内能支持eVTOL飞行超过30 min、载荷超过100 kg的全电动架构还无法出现，并认为在相当一段时间内可能还要依赖于燃油发动机驱动发电机的混合动力推进系统。

罗罗公司则乐观些，认为从需求角度来看，全电驱动的小型eVTOL推进系统比较容易实现，例如，现在已经出现了可以使 eVTOL运载2 ～ 3人、能飞行3～ 4h的电池组。

波音公司的一项研究表明，电池能量密度如果能达到400W·h/kg，就能用于很多在研的小型eVTOL飞机，但是要生产这种能量密度的电池显然已超出了现有的技术水平

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，所以目前在研的eVTOL飞机的电池能量密度基本都限定在250W·h/kg量级。

目前优步公司正与美国充电桩公司（ChargePoint）合作研制充电速率为400kW/h的eVTOL充电桩，可用于垂直起降机场

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，以提高eVTOL飞机的利用率、降低eVTOL飞机的使用成本。

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优步公司还制定了长期目标，到2028年电池的使用寿命为1000次循环、到 2032年为2000次循环，而到 2030年要将电池的成本降到 200美元/(kW·h)。为了能在优步公司设定的时间框架内达到能量密度的目标，众多电池厂商开始使用新的化学物质研制电池，如美国Seeo电池公司正在试验能量密度达350W· h/kg的锂聚合物电池，最终目标是研制出能量密度达到400W·h/kg级别的电池。