【航空航天】NS1376 eVTOL發展正當時 復合材料顯身手

 在卡爾·本茨發明上輛汽車的31年后,也是萊特兄弟發明上架飛機“飛行者一號”的14年后的1917年,美國人格倫·哈蒙德·柯蒂斯向外界展示了一種新型的交通工具——Autoplane。
 
 
它采用分體式設計,主體部分是一輛四輪汽車,其尾部一共安裝了上、中、下三層機翼,飛行的時候兩者結合,地面行駛的時候只使用車輛部分。此外,Autoplane還有一個四葉片螺旋槳推進器,由汽車發動機驅動。
 
 
Autoplane,來源:搜狐新聞
 
 
 
這是歷史上的架飛行汽車,受制于當時的技術水平,Autoplane沒能真正飛上天空,只實現了一些短距離的飛行式跳躍,但空中交通這一跨時代想法的雛形已在當時奠基。


 
2016年10月,Uber發布“Elevate”白皮書提出了城市空中出租車計劃及eVTOL(Electric Vertical Take-off and Landing,電動垂直起降飛行器)和UAM(Urban Air Mobility,城市空中交通)應用場景的概念,設想使用eVTOL航空器大幅節省通勤時間,以此掀起了近幾年空中交通的浪潮。
 
 
Uber出租車,來源:Uber官網
 
 
eVTOL可以說是一個全新的高科技產業。傳統意義上的“飛機+汽車”所定義的陸空兩用飛行汽車涉及復雜的跑道規劃與起降條件,且又要滿足航空適航法規與汽車標準的雙重要求,研發難度相當大。相比而言,eVTOL可以從任何場地垂直起降并進行點對點飛行,大幅降低跑道建設維護等基礎設施投資運維成本,又能方便在人口密集區域與有限空間隨時起降,反而是一項更具可行性的技術路線。
 
巴航工業旗下Eve的eVTOL
來源:巴西航空工業公司B站官方號
 
 
作為新興航空業,eVTOL產業借鑒了航空領域多年來的經驗,在控制飛行器的結構重量方面選擇了應用較為成熟的復合材料,不僅減輕機體重量,也為飛行器提供了更佳的機械性能,以求大程度地提高飛行速度和飛機續航里程。
 
 
瑞典Jetson Aero公司是一家電動飛行器初創公司,其推出的個人電動飛行器Jetson ONE將在今年開始量產交付,此款eVTOL采用了受賽車啟發的空間框架安全單元設計,由于在結構中使用了先進的碳纖維復合材料,該設計重量輕且堅固。此外,它還采用復合碳纖維和尖端的3D打印組件相結合,因此盡管Jetson ONE有八個電機驅動,其重量僅約86公斤。
 
 
 

Jetson ONE,來源:Jetson 官方YouTube
 
 
美國Joby Aviation公司是一家復合材料密集型電動飛機制造商,它與日本東麗旗下的東麗先進復合材料公司簽署了飛機復合材料的長期供應協議,在其eVTOL機型上大量采用了碳纖維復合材料。該公司第二架復合材料密集型全電動垂直起降飛機原型已成功獲得了聯邦航空管理局特別適航認證和美國空軍適航批準,有望在2024年推出客運服務,為人們在擁擠的大都市內提供快速、清潔和安靜的出行方式。
 
 
 
Joby Aviation研制的eVTOL 
 
來源:Joby Aviation官方YouTube
 
 
放眼國內,小鵬匯天多年來不斷探索低空出行方式,其飛行事業已更迭至第五代飛行汽車旅航者X2。X2整機共重560kg,全機身采用碳纖維制成并由HRC獨家承制,輕量化的材質使得碳纖維部分全部重量僅為85kg。作為智造科技品牌,旅航者X2在今年五月現身于瑞典“eCarExpo 2022”電動汽車展吸引了眾多關注。在展上,小鵬匯天還對外展示了第六代飛行汽車的未來出行場景,其兼具飛行和陸行功能,計劃在2024年量產交付。
 
 
 
借助瑞典發的契機,小鵬匯天將正式開啟化之路,向展示智造的實力和魅力。
 
 
 
 
小鵬匯天旅航者X2 
來源:XPENG AEROHT官方YouTube
 
 
而在UAM的基礎上,韓國現代集團旗下子公司Supernal專注于開發‘先進空中交通(AAM)’市場,近日在英國范堡羅國際航展上展示了其城際空中穿梭機內的乘客艙(閱讀鏈接)。Supernal推出全新的 eVTOL 客艙概念設計,機身的結構由鍛造碳纖維制成,可容納五人,每個繭狀座椅都有一個可展開的控制臺為電子設備提供充電。
 
 
同時,現代還與勞斯萊斯控股航空公司簽署了協議,將開發“基于氫燃料電池作為能源”的電力推進系統,并就AAM所需的動力和各種系統所需的技術發展進行合作,引領未來空中交通的發展方向。
 
 
Supernal eVTOL 
來源:Supernal官方YouTube
 
 
 
eVTOL產業發展如此迅猛,除了城市出行的便捷性以外,碳中和目標的加持是其廣受青睞的另一個因素。eVTOL采用電力作為機載儲能和動力驅動方式,其結構設計可以更容易地做成分布式推進系統以減小單個槳葉尺寸,翼尖線速度更低。這意味著eVTOL航空器在空中運行過程的碳排放量可以降低至近乎零的水平。
 
 
eVTOL的基礎技術正日益成熟,多家公司已進入適航認證的階段,并陸續計劃在2025年左右實現商業化。讓我們共同期待這一新的出行方式,以及新一代城市空中交通的蓬勃發展!



 
內容參考來源:
 
-《「十問」飛行汽車》,車云網,2022.7
 
-《eVTOL變革航空業:時的科技“謀變”未來出行》,21世紀經濟報道,2022.5
 
-《eVTOL熱潮是怎么來的?》,飛行的知識分子,2022.7
 
-《2022飛行汽車行業報告:eVTOL——變革、挑戰與希望》,飛行邦,2022.6
 
-《瑞典公司研發的由碳纖維材料制備而成的個人電動飛行器現已上市》,碳纖維及其復合材料技術,2022.1
 
-《美國Joby Aviation公司第二架復合材料密集型電動飛機順利獲得FAA適航認證》,碳纖維及其復合材料技術,2022.1
 
-《完成1億美元融資 峰飛航空科技致力打造安全可靠eVTOL飛行汽車》,砍柴網官方百家號,2021.9
 
-《進入常態化測試:峰飛盛世龍eVTOL改進型全尺寸驗證機(2號機)已累計完成30次轉換飛行,完整飛行演示視頻發布!》,通航圈,2022.6
 
-《eVTOL的發展任重而道遠》,航空新聞網,2022.4
 
-《現代和勞斯萊斯正在合作革新航空旅行》,前線汽車界 ,2022.7
 
-《現代子公司 Supernal 推出飛行汽車概念 eVTOL》,型車大,2022.7
 
-《來自歐洲的羨慕!旅航者X2成為全場焦點,未來新出行還得是小鵬》,阿哈說車,2022.5