據(jù)aerospacetestinginternational網(wǎng)站2021年4月8日刊文，多年以來，電動(dòng)垂直起降（eVTOL）飛機(jī)一直是徘徊在遙遠(yuǎn)的未來新概念技術(shù)。如今，開發(fā)人員正在對(duì)具有明確認(rèn)證時(shí)限的真實(shí)原型機(jī)進(jìn)行飛行測(cè)試。BAE系統(tǒng)和霍尼韋爾等主要供應(yīng)商都希望在2025年之前實(shí)現(xiàn)商業(yè)飛行。兩家公司都投入巨資開發(fā)用于先進(jìn)航空交通的多樣化組件和系統(tǒng)。BAE系統(tǒng)公司的工程經(jīng)理鮑勃·塞斯認(rèn)為，分布式電力推進(jìn)方案正在創(chuàng)造各種各樣的新型飛機(jī)和應(yīng)用場(chǎng)景，涉及到救援、醫(yī)療、貨運(yùn)、石油和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

設(shè)計(jì)方向

專家預(yù)測(cè)，隨著eVTOL自動(dòng)化程度的提高，飛行員將花費(fèi)更少的時(shí)間飛行并花費(fèi)更多的時(shí)間監(jiān)視系統(tǒng)。航空電子產(chǎn)品供應(yīng)商霍尼韋爾航空航天公司預(yù)計(jì)市場(chǎng)將圍繞3種主要設(shè)計(jì)類型開展研究。霍尼韋爾城市空運(yùn)副總裁斯蒂芬·費(fèi)馬特稱：“第一種是多旋翼直升機(jī)，通常有兩名乘客進(jìn)行短途旅行。第二種是升降+巡航配置，配備專用的推進(jìn)器進(jìn)行垂直飛行，專用的推進(jìn)器進(jìn)行水平飛行。第三種是矢量推力配置，其中螺旋槳從垂直方向開始，然后旋轉(zhuǎn)至水平方向”。對(duì)于更長(zhǎng)的航程，升降-巡航?jīng)]有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，但需要在飛行中承載無效的螺旋槳重量，要權(quán)衡的是效率與復(fù)雜性。Volocopter的VoloCity就是多旋翼直升機(jī)的一個(gè)例子，專為EASA的SC-VTOL認(rèn)證而設(shè)計(jì)，并將于2024年投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。

電傳飛行

Jaunt Journey是一款升降-巡航飛機(jī)，利用其專有的ROSA（減速旋翼工作速度飛機(jī)）技術(shù)在機(jī)翼的前向飛行中減慢其主旋翼的速度。到目前為止，Jaunt Journey已完成了300個(gè)小時(shí)的飛行測(cè)試。Jaunt Journey的電池和控制系統(tǒng)都是電傳操縱。費(fèi)馬特認(rèn)為，“對(duì)于eVTOL，電傳操縱是絕對(duì)必要的。”

該公司正在調(diào)整現(xiàn)有的電傳操縱系統(tǒng)，以滿足eVTOL飛機(jī)的需求。BAE系統(tǒng)公司戰(zhàn)略發(fā)展工程主任布萊恩·赫爾稱：“飛行控制和推進(jìn)將更加緊密地結(jié)合在一起”。處理器和電源組件的持續(xù)小型化將決定控制系統(tǒng)的極限。他補(bǔ)充說：“從歷史上看，我們?cè)诓粨p害功能的情況下，使系統(tǒng)逐漸變得更輕，更小，更實(shí)惠”。

電氣需求

此外，eVTOL需要大功率的高壓電氣系統(tǒng)。當(dāng)傳統(tǒng)的飛控與推進(jìn)技術(shù)相結(jié)合時(shí)，電力不僅會(huì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和螺旋槳，航空電子設(shè)備、飛控執(zhí)行器和每個(gè)飛機(jī)子系統(tǒng)都使用電力。電能管理系統(tǒng)不僅僅是輸電和配電，電池系統(tǒng)需要特別小心以避免過熱或產(chǎn)生電磁干擾。Wisk公司研制的Cora eVTOL組合了12個(gè)升降風(fēng)扇和一個(gè)推進(jìn)螺旋槳。Cora已完成1500個(gè)小時(shí)的飛行，Wisk正在與NASA和FAA合作進(jìn)行自主航空、導(dǎo)航和防撞方面的工作。

Wisk公司正在開發(fā)攝像頭和雷達(dá)障礙物檢測(cè)系統(tǒng)，使飛機(jī)能夠采取躲避動(dòng)作，將小型且價(jià)格合理的航空電子設(shè)備用于小型飛機(jī)。飛行員成為監(jiān)視系統(tǒng)并提供基本命令的駕駛艙管理員，這將使招募經(jīng)驗(yàn)不足的飛行員變得更容易。Volocopter公司正在與EASA合作，以制定基于新需求的飛行員培訓(xùn)課程。該公司認(rèn)證主管萊因哈特對(duì)此表示贊同，“即使在發(fā)生故障的情況下，與傳統(tǒng)飛機(jī)相比，飛行員的任務(wù)需求也更少”，“但是，飛行員仍是飛行任務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)指揮官”。

矢量視覺

Lilium Jet采用第三種矢量推力配置。機(jī)翼襟翼上裝有約36臺(tái)電動(dòng)風(fēng)管渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。在起飛過程中，它們指向下方，將飛機(jī)向上推。一旦升空，襟翼就會(huì)向水平方向偏轉(zhuǎn)，從而提供向前的推進(jìn)力。Lilium公司已與漢莎航空培訓(xùn)公司合作開發(fā)了一項(xiàng)飛行員培訓(xùn)計(jì)劃，該計(jì)劃利用了虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

霍尼韋爾航空航天公司在其位于亞利桑那州鳳凰城的總部創(chuàng)建了一個(gè)城市空運(yùn)研究實(shí)驗(yàn)室。費(fèi)馬特稱：“這是一個(gè)完整的模擬環(huán)境和帶有實(shí)際電傳操縱系統(tǒng)的駕駛艙，可以用它來評(píng)估航空電子軟件和新的人機(jī)界面。”霍尼韋爾稱之為簡(jiǎn)化飛機(jī)操作的重點(diǎn)。費(fèi)馬特解釋說：“簡(jiǎn)化歸結(jié)為兩點(diǎn)：用戶界面和如何控制飛機(jī)。”

在可預(yù)見的未來，eVTOL在建立足夠的垂直通道以提供高級(jí)服務(wù)和飛機(jī)適航認(rèn)證方面仍面臨挑戰(zhàn)。但可以肯定的是，eVTOL即將面世并融入城市生活。