摘要:飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。



 | 艾德利安·伯恩哈德

OR--商业新媒体

第一部《银翼杀手》电影的故事情节是想像发生在2019年的洛杉矶,一座未来的城市,酸雨从天而降,而空中则满天飞着滑翔机,这实际就是在空中高速公路上飞驰的汽车。这部电影1982年首次上映后,世界科技进步非常之神速,手机自拍杆、杀人无人机、网络社交平台的话题标签政治等等的出现,连好莱坞都想像不到,不过气垫船式的空中出租车似乎仍是一个遥远的幻想,只会出现在科幻小说和主题公园中。

事实上,会飞的汽车已是真实存在,而且在未来几十年里,可能会改变人类上下班、工作和生活的方式。电池能量密度、材料科学和计算机模拟方面的进步已经刺激了一系列个人飞行器,如电动滑翔机、固定翼飞行器和四轴飞行器的出现,及其导航系统的发展。

这类飞行器可能与《银翼杀手》所想象的不太相同,但差别也不是那么大。这类空中汽车比商用飞机小很多,大多数设计的机翼是旋翼,而不是传统的固定机翼,这样飞行器就可以垂直起降。例如,设计为倾斜旋翼,可以有效率地长距离向前飞行,而多旋翼的设计则说是为在悬停飞行时可减少噪音。最重要的是,设计这类飞行车辆是为个人提供比传统交通方式更快的通勤,特别是在交通拥堵的城市。

目前,自动驾驶城市飞机市场仍有点像西部拓荒。数十家初创公司正在竞相开发商用喷气背包飞行器、飞行摩托车和私人空中出租车。风险投资家、汽车和航空公司,甚至包括交通网络优步(Uber)及其雄心勃勃的Uber Elevate计划都在觊觎这个新兴行业。到2040年,这个行业的价值可能高达1.5万亿美元。与此同时,航空当局也在讨论和协商制定管理这一新兴交通业的政策和安全标准。

例如,德国飞机制造商Volocopter公司宣布其生产的“城市飞行车”(VoloCity)为第一辆获得商业执照的电动空中出租车,这种飞行汽车最终将会实现无人驾驶飞行。Volocopter的公共事务副总裁法比恩·内斯特曼(Fabien Nestmann)说,城市飞行车将提供“类似优步高级桥车或者其他的高端服务。”

不过与优步高端服务也有几个关键的不同。开始时,城市飞行车只能搭载一名乘客,这意味最初每次搭乘的成本会很高,但Volocopter希望在建立消费者的信心后才过渡到完全自动模式。全自动的城市飞行车是由9个电池驱动的无翼电动车,使用在主要城市之间建立的可垂直起降的机场网络接载乘客。该公司的城市飞行车预计在2022年开始商业飞行。

首批航班的票价为每张300欧元(350美元)。但内斯特曼表示,该公司的最终目标是使其成本能与优步高级轿车(Uber Black)服务竞争。他表示,“我们不想让城市飞行车成为富人的玩具,而是希望成为城市地区相辅相成的交通系统任何人都能负担的其中一部分。每个人都能够选择是走路、自己开车、骑自行车或乘搭飞行车。”

其他公司已经与现有的汽车制造商合作,开发最终用于商业用途的飞行器。例如,日本初创企业SkyDrive最近与丰田汽车合作,试飞了其开发的全电动空中出租车SD-03。据称,这是世界上可以垂直起降的最小电动飞行器。2020年夏天,该公司在一名飞行员的掌舵下,成功地让SD-03在一个机场飞行了几分钟。

SkyDrive代表和田高子表示,“这方面的消费需求已增长,即或有了电动汽车或快速的法国城际TGV高速列车,但人类还没有为交通问题提供明确的解决方案。可以说,SkyDrive开发灵活快速交通工具是由消费需求和技术进步而促成的。”

事实上可以说,正是因为这些进步才使得如此多的飞机设计师能够争相在空中设计中大显身手。像德国飞机开发商Lillium、波音与个人电动飞机制造商基蒂·霍克公司合资的Wisk、 个人航空器开发商Joby Aviation、加拿大贝尔公司( Bell),以及很多公司都在大撒金钱,投资飞行汽车的创新技术,比如可以极大地减少噪音排放的电力推进器,可以提高航程的高功率电池等。对于这个刚刚起步的产业来说,并不缺乏垂直起降(VTOL)技术的设计,或者也不缺少其可能达到的想象高度。

以英国航空公司Gravity Industries为例,该公司制造了一台1050马力的可穿戴喷气背包飞行器。公司创始人兼首席试飞员理查德•布朗宁(Richard Browning)表示,“这有点像一级方程式赛车。”目前,这种穿戴式喷气飞行器是一种专业人员设备,只能由商业专业人士和军用飞行员驾驶。在他的工作室里,布朗宁指着一个蝙蝠侠式的金属装置说,“有一天,这个喷气背包飞行器可以让一个在空中盘旋飞行的医护超人想飞到哪就飞到哪,想干啥就干啥。”

这可不是听来遥不可及的奢想。最近大北方空中救护服务公司(Great North Air Ambulance Service)与Gravity Industries合作,作了一次使用喷气背包飞行器的模拟搜索救援任务。布朗宁穿上喷气背包从英格兰湖区兰戴尔峰山脚下的崎岖谷底飞到一个预先设定的山难地点。如果步行,需要艰难攀登25分钟,但布朗宁只飞了90秒。这次演习说明喷气背包飞行器为偏远地区提供重症医疗服务很有潜力。

帕里莫‧克帕德卡(Parimal Kopardekar)是加州硅谷艾姆斯研究中心的美国太空总署航空研究所所长。他说,“空中交通的梦想已经存在很长一段时间,现在有大好机会来设计一种交通工具,可运送货物和提供服务到目前航空尚无法到达的地方。”

克帕德卡负责研发自动驾驶及其高端飞行技术,如垂直起降等新的航空技术。这个任务相当复杂,他带领的这个美国宇航局研究小组必须解决和测试整个飞行生态系统的所有因素,包括飞行器、空中航道、基础设施、与社区的联系、天气模式、GPS导航、噪声标准、维修、供应链、零部件采购,等等…...这是一个很长的清单,列举了在有规模的空中共乘交通成为事实之前诸多必须解决的问题,有的问题不是那么显而易见。

重新设计人类的新飞行模式需要考虑这种新飞行模式的“合法航道”和飞行安全,但也需要公众愿意搭乘这类新的飞行交通。行业领袖需要让乘客相信,垂直起降飞行器之所以引人注目,并不仅仅是因为技术可行,还因为比其他交通方式更方便更安全。

负责Volocopter公共教育项目的内斯特曼说,“如果没有极其严格的测试制度,你就无法提供商业服务。其中一部分是要为新飞行器开发基础设施。”这可能意味着需建设飞行器垂直起降台和配备电力的存储设施等硬件,以及操作硬件设施运行的软件。操作垂直升降飞行器所需的系统无疑将必须是近乎完全自动化的系统,这样才能准确协调设想中的大量飞行器的起降。虽然我们今天乘坐的商用飞机由控制塔里的真人监控,但未来的飞行器依赖的是UTM,即无人交通管控。这种数字跟踪管控要确保所有飞行器都能知道其航线上的其他飞行器航班情报。

拥有良好记录的全自动升降交通系统可能会让公众感到放心,但庞大的飞行器网络也带来了一系列新的挑战。垂直升降交通将不需要跑道或地面停车,但需要专用的空中走廊和停泊飞行器的空中港口。空中出租车会减少地面行驰的汽车数量,提高到达和出发时间的可预测性,但空中还有形形色色的障碍物,即高楼、鸟类、无人送货机,以及飞机,这些都需要飞行员(至少垂直起降飞行器需要飞行员)采用新式的机动系统回避这些障碍。姑且称为“天空之路”的这种新形式交通,需要一套度身订造的法律。

此外,制造商和运营商还必须证明天空之路不会对乘客或地面上的人造成伤害。克帕德卡和他的Nasa团队与美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)和其他监管机构合作,创建了一个“城市空中交通成熟度等级量表”(Urban Air Mobility Maturity Levels Scale),根据复杂程度和城市密度,将飞行器、空域和其他系统按1至6的等级进行排名。他们正在设计各种方法,通过自动化和应急管理的结合来简化驾驶舱操作。例如,指导垂直起降飞行器如何应对恶劣天气、飞鸟袭击或喷气背包客突然闯入航道。

2020年10月,在洛杉矶国际机场附近的一架商业客机上,机组人员在1828公尺的高空发现了一个喷气背包飞行人。在这个高度有严重的两者碰撞风险。

欧洲航空安全局(EASA)已为垂直起降的飞行汽车制定了一套技术规范,尽管该机构还没有决定如何认证。这些规格旨在解决飞行汽车独特性引发的问题,以及详细的适航标准,如紧急出口、防雷、起落架系统和增压舱室等。欧洲航空管理局的声明说,飞行汽车“尽管具备传统飞机或旋翼飞机,或两者皆有的设计特征,但在大多数情况下,欧洲航空管理局尚无法将这些新型飞行器划归到传统飞机或是旋翼飞机的类别中。”换言之,欧洲航空安全局似乎还没作出决定,要按照什么样的标准将垂直起降飞行器与固定翼商用飞机或直升飞机区分开来。显然,垂直升降飞机的成功运作需要包括政府、技术、交通、城市规划和公共服务等作跨部门的协调努力。

是什么原因使得大量垂直起降飞机开发者会突然剧增?是电子商务的兴起、气候变化、零工经济和一体化供应链等全球趋势,加速了人们对个人航空旅行的兴趣,而我们目前基础设施和相关行业的失败也凸显其必要性。随着纽约、香港和北京等城市的承载力达到极限,城市生活变得越来越不可持续,但我们日益紧密相连的经济却需要城市间不断的流动。

正如我们所知,这些影响将改变我们的通勤方式和生活方式。克帕德卡指出,“现在,大多数人都是基于交通便利来优化生活。垂直起降飞行器和无人机将使人们无论身在何处都能到达他们的目的地,从而达到以生活为基础的交通优化。”以后企业将不需要把总部设在城市中央商务区,员工也可以选择住在空中出租车能到达的任何地方。拥有一台垂直起降飞行器今后可能会变得像拥有一辆自行车一样便宜和无处不在。

内斯特曼说,“在宏观层面上,不断发展的城市为这些城市的居民创造了日益增长的流动性需求,这让我们重新思考城市的发展,因为一切围绕汽车交通来建造不能提高我们的生活品质。”

交通瓶颈侵蚀着我们城市的高速公路和我们驾驶的汽车,增加了碳排放,进而威胁着我们地球脆弱的生态系统和我们自己的健康。但与此同时,电动垂直起降飞行汽车(eVTOLS)将大大减少车辆的尾气排放或对柴油燃料的依赖。

因为随着城市的建筑越来越高,屋顶起降设施越来越多,架空高速公路连接着超级摩天大楼,从而释放出大量地面的空间,因此飞行汽车的增加也自然会导致城市结构的变化。减少地面上的车辆将减少拥堵,并可能产生公园和绿色空间。克帕德卡说,“从长远来看(2045年及以后),商业和绿地将会更加密不可分。虽然我们可能永远无法消除地铁和道路,但我们或许可以用这些飞行机器减少地铁和道路的碳足迹。”

飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。再过几十年,我们可能最终会越来越没有必要下楼来到地面,可一直在一座天空之城上做生意和过日子。

克帕德卡说,“走一英里路只能让你走到一英里之外,但飞行一英里就能把你带到任何地方。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)



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飞行汽车横空出世,世界将为之而改变

发布日期:2021-01-27 06:57
摘要:飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。



 | 艾德利安·伯恩哈德

OR--商业新媒体

第一部《银翼杀手》电影的故事情节是想像发生在2019年的洛杉矶,一座未来的城市,酸雨从天而降,而空中则满天飞着滑翔机,这实际就是在空中高速公路上飞驰的汽车。这部电影1982年首次上映后,世界科技进步非常之神速,手机自拍杆、杀人无人机、网络社交平台的话题标签政治等等的出现,连好莱坞都想像不到,不过气垫船式的空中出租车似乎仍是一个遥远的幻想,只会出现在科幻小说和主题公园中。

事实上,会飞的汽车已是真实存在,而且在未来几十年里,可能会改变人类上下班、工作和生活的方式。电池能量密度、材料科学和计算机模拟方面的进步已经刺激了一系列个人飞行器,如电动滑翔机、固定翼飞行器和四轴飞行器的出现,及其导航系统的发展。

这类飞行器可能与《银翼杀手》所想象的不太相同,但差别也不是那么大。这类空中汽车比商用飞机小很多,大多数设计的机翼是旋翼,而不是传统的固定机翼,这样飞行器就可以垂直起降。例如,设计为倾斜旋翼,可以有效率地长距离向前飞行,而多旋翼的设计则说是为在悬停飞行时可减少噪音。最重要的是,设计这类飞行车辆是为个人提供比传统交通方式更快的通勤,特别是在交通拥堵的城市。

目前,自动驾驶城市飞机市场仍有点像西部拓荒。数十家初创公司正在竞相开发商用喷气背包飞行器、飞行摩托车和私人空中出租车。风险投资家、汽车和航空公司,甚至包括交通网络优步(Uber)及其雄心勃勃的Uber Elevate计划都在觊觎这个新兴行业。到2040年,这个行业的价值可能高达1.5万亿美元。与此同时,航空当局也在讨论和协商制定管理这一新兴交通业的政策和安全标准。

例如,德国飞机制造商Volocopter公司宣布其生产的“城市飞行车”(VoloCity)为第一辆获得商业执照的电动空中出租车,这种飞行汽车最终将会实现无人驾驶飞行。Volocopter的公共事务副总裁法比恩·内斯特曼(Fabien Nestmann)说,城市飞行车将提供“类似优步高级桥车或者其他的高端服务。”

不过与优步高端服务也有几个关键的不同。开始时,城市飞行车只能搭载一名乘客,这意味最初每次搭乘的成本会很高,但Volocopter希望在建立消费者的信心后才过渡到完全自动模式。全自动的城市飞行车是由9个电池驱动的无翼电动车,使用在主要城市之间建立的可垂直起降的机场网络接载乘客。该公司的城市飞行车预计在2022年开始商业飞行。

首批航班的票价为每张300欧元(350美元)。但内斯特曼表示,该公司的最终目标是使其成本能与优步高级轿车(Uber Black)服务竞争。他表示,“我们不想让城市飞行车成为富人的玩具,而是希望成为城市地区相辅相成的交通系统任何人都能负担的其中一部分。每个人都能够选择是走路、自己开车、骑自行车或乘搭飞行车。”

其他公司已经与现有的汽车制造商合作,开发最终用于商业用途的飞行器。例如,日本初创企业SkyDrive最近与丰田汽车合作,试飞了其开发的全电动空中出租车SD-03。据称,这是世界上可以垂直起降的最小电动飞行器。2020年夏天,该公司在一名飞行员的掌舵下,成功地让SD-03在一个机场飞行了几分钟。

SkyDrive代表和田高子表示,“这方面的消费需求已增长,即或有了电动汽车或快速的法国城际TGV高速列车,但人类还没有为交通问题提供明确的解决方案。可以说,SkyDrive开发灵活快速交通工具是由消费需求和技术进步而促成的。”

事实上可以说,正是因为这些进步才使得如此多的飞机设计师能够争相在空中设计中大显身手。像德国飞机开发商Lillium、波音与个人电动飞机制造商基蒂·霍克公司合资的Wisk、 个人航空器开发商Joby Aviation、加拿大贝尔公司( Bell),以及很多公司都在大撒金钱,投资飞行汽车的创新技术,比如可以极大地减少噪音排放的电力推进器,可以提高航程的高功率电池等。对于这个刚刚起步的产业来说,并不缺乏垂直起降(VTOL)技术的设计,或者也不缺少其可能达到的想象高度。

以英国航空公司Gravity Industries为例,该公司制造了一台1050马力的可穿戴喷气背包飞行器。公司创始人兼首席试飞员理查德•布朗宁(Richard Browning)表示,“这有点像一级方程式赛车。”目前,这种穿戴式喷气飞行器是一种专业人员设备,只能由商业专业人士和军用飞行员驾驶。在他的工作室里,布朗宁指着一个蝙蝠侠式的金属装置说,“有一天,这个喷气背包飞行器可以让一个在空中盘旋飞行的医护超人想飞到哪就飞到哪,想干啥就干啥。”

这可不是听来遥不可及的奢想。最近大北方空中救护服务公司(Great North Air Ambulance Service)与Gravity Industries合作,作了一次使用喷气背包飞行器的模拟搜索救援任务。布朗宁穿上喷气背包从英格兰湖区兰戴尔峰山脚下的崎岖谷底飞到一个预先设定的山难地点。如果步行,需要艰难攀登25分钟,但布朗宁只飞了90秒。这次演习说明喷气背包飞行器为偏远地区提供重症医疗服务很有潜力。

帕里莫‧克帕德卡(Parimal Kopardekar)是加州硅谷艾姆斯研究中心的美国太空总署航空研究所所长。他说,“空中交通的梦想已经存在很长一段时间,现在有大好机会来设计一种交通工具,可运送货物和提供服务到目前航空尚无法到达的地方。”

克帕德卡负责研发自动驾驶及其高端飞行技术,如垂直起降等新的航空技术。这个任务相当复杂,他带领的这个美国宇航局研究小组必须解决和测试整个飞行生态系统的所有因素,包括飞行器、空中航道、基础设施、与社区的联系、天气模式、GPS导航、噪声标准、维修、供应链、零部件采购,等等…...这是一个很长的清单,列举了在有规模的空中共乘交通成为事实之前诸多必须解决的问题,有的问题不是那么显而易见。

重新设计人类的新飞行模式需要考虑这种新飞行模式的“合法航道”和飞行安全,但也需要公众愿意搭乘这类新的飞行交通。行业领袖需要让乘客相信,垂直起降飞行器之所以引人注目,并不仅仅是因为技术可行,还因为比其他交通方式更方便更安全。

负责Volocopter公共教育项目的内斯特曼说,“如果没有极其严格的测试制度,你就无法提供商业服务。其中一部分是要为新飞行器开发基础设施。”这可能意味着需建设飞行器垂直起降台和配备电力的存储设施等硬件,以及操作硬件设施运行的软件。操作垂直升降飞行器所需的系统无疑将必须是近乎完全自动化的系统,这样才能准确协调设想中的大量飞行器的起降。虽然我们今天乘坐的商用飞机由控制塔里的真人监控,但未来的飞行器依赖的是UTM,即无人交通管控。这种数字跟踪管控要确保所有飞行器都能知道其航线上的其他飞行器航班情报。

拥有良好记录的全自动升降交通系统可能会让公众感到放心,但庞大的飞行器网络也带来了一系列新的挑战。垂直升降交通将不需要跑道或地面停车,但需要专用的空中走廊和停泊飞行器的空中港口。空中出租车会减少地面行驰的汽车数量,提高到达和出发时间的可预测性,但空中还有形形色色的障碍物,即高楼、鸟类、无人送货机,以及飞机,这些都需要飞行员(至少垂直起降飞行器需要飞行员)采用新式的机动系统回避这些障碍。姑且称为“天空之路”的这种新形式交通,需要一套度身订造的法律。

此外,制造商和运营商还必须证明天空之路不会对乘客或地面上的人造成伤害。克帕德卡和他的Nasa团队与美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)和其他监管机构合作,创建了一个“城市空中交通成熟度等级量表”(Urban Air Mobility Maturity Levels Scale),根据复杂程度和城市密度,将飞行器、空域和其他系统按1至6的等级进行排名。他们正在设计各种方法,通过自动化和应急管理的结合来简化驾驶舱操作。例如,指导垂直起降飞行器如何应对恶劣天气、飞鸟袭击或喷气背包客突然闯入航道。

2020年10月,在洛杉矶国际机场附近的一架商业客机上,机组人员在1828公尺的高空发现了一个喷气背包飞行人。在这个高度有严重的两者碰撞风险。

欧洲航空安全局(EASA)已为垂直起降的飞行汽车制定了一套技术规范,尽管该机构还没有决定如何认证。这些规格旨在解决飞行汽车独特性引发的问题,以及详细的适航标准,如紧急出口、防雷、起落架系统和增压舱室等。欧洲航空管理局的声明说,飞行汽车“尽管具备传统飞机或旋翼飞机,或两者皆有的设计特征,但在大多数情况下,欧洲航空管理局尚无法将这些新型飞行器划归到传统飞机或是旋翼飞机的类别中。”换言之,欧洲航空安全局似乎还没作出决定,要按照什么样的标准将垂直起降飞行器与固定翼商用飞机或直升飞机区分开来。显然,垂直升降飞机的成功运作需要包括政府、技术、交通、城市规划和公共服务等作跨部门的协调努力。

是什么原因使得大量垂直起降飞机开发者会突然剧增?是电子商务的兴起、气候变化、零工经济和一体化供应链等全球趋势,加速了人们对个人航空旅行的兴趣,而我们目前基础设施和相关行业的失败也凸显其必要性。随着纽约、香港和北京等城市的承载力达到极限,城市生活变得越来越不可持续,但我们日益紧密相连的经济却需要城市间不断的流动。

正如我们所知,这些影响将改变我们的通勤方式和生活方式。克帕德卡指出,“现在,大多数人都是基于交通便利来优化生活。垂直起降飞行器和无人机将使人们无论身在何处都能到达他们的目的地,从而达到以生活为基础的交通优化。”以后企业将不需要把总部设在城市中央商务区,员工也可以选择住在空中出租车能到达的任何地方。拥有一台垂直起降飞行器今后可能会变得像拥有一辆自行车一样便宜和无处不在。

内斯特曼说,“在宏观层面上,不断发展的城市为这些城市的居民创造了日益增长的流动性需求,这让我们重新思考城市的发展,因为一切围绕汽车交通来建造不能提高我们的生活品质。”

交通瓶颈侵蚀着我们城市的高速公路和我们驾驶的汽车,增加了碳排放,进而威胁着我们地球脆弱的生态系统和我们自己的健康。但与此同时,电动垂直起降飞行汽车(eVTOLS)将大大减少车辆的尾气排放或对柴油燃料的依赖。

因为随着城市的建筑越来越高,屋顶起降设施越来越多,架空高速公路连接着超级摩天大楼,从而释放出大量地面的空间,因此飞行汽车的增加也自然会导致城市结构的变化。减少地面上的车辆将减少拥堵,并可能产生公园和绿色空间。克帕德卡说,“从长远来看(2045年及以后),商业和绿地将会更加密不可分。虽然我们可能永远无法消除地铁和道路,但我们或许可以用这些飞行机器减少地铁和道路的碳足迹。”

飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。再过几十年,我们可能最终会越来越没有必要下楼来到地面,可一直在一座天空之城上做生意和过日子。

克帕德卡说,“走一英里路只能让你走到一英里之外,但飞行一英里就能把你带到任何地方。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)



摘要:飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。



 | 艾德利安·伯恩哈德

OR--商业新媒体

第一部《银翼杀手》电影的故事情节是想像发生在2019年的洛杉矶,一座未来的城市,酸雨从天而降,而空中则满天飞着滑翔机,这实际就是在空中高速公路上飞驰的汽车。这部电影1982年首次上映后,世界科技进步非常之神速,手机自拍杆、杀人无人机、网络社交平台的话题标签政治等等的出现,连好莱坞都想像不到,不过气垫船式的空中出租车似乎仍是一个遥远的幻想,只会出现在科幻小说和主题公园中。

事实上,会飞的汽车已是真实存在,而且在未来几十年里,可能会改变人类上下班、工作和生活的方式。电池能量密度、材料科学和计算机模拟方面的进步已经刺激了一系列个人飞行器,如电动滑翔机、固定翼飞行器和四轴飞行器的出现,及其导航系统的发展。

这类飞行器可能与《银翼杀手》所想象的不太相同,但差别也不是那么大。这类空中汽车比商用飞机小很多,大多数设计的机翼是旋翼,而不是传统的固定机翼,这样飞行器就可以垂直起降。例如,设计为倾斜旋翼,可以有效率地长距离向前飞行,而多旋翼的设计则说是为在悬停飞行时可减少噪音。最重要的是,设计这类飞行车辆是为个人提供比传统交通方式更快的通勤,特别是在交通拥堵的城市。

目前,自动驾驶城市飞机市场仍有点像西部拓荒。数十家初创公司正在竞相开发商用喷气背包飞行器、飞行摩托车和私人空中出租车。风险投资家、汽车和航空公司,甚至包括交通网络优步(Uber)及其雄心勃勃的Uber Elevate计划都在觊觎这个新兴行业。到2040年,这个行业的价值可能高达1.5万亿美元。与此同时,航空当局也在讨论和协商制定管理这一新兴交通业的政策和安全标准。

例如,德国飞机制造商Volocopter公司宣布其生产的“城市飞行车”(VoloCity)为第一辆获得商业执照的电动空中出租车,这种飞行汽车最终将会实现无人驾驶飞行。Volocopter的公共事务副总裁法比恩·内斯特曼(Fabien Nestmann)说,城市飞行车将提供“类似优步高级桥车或者其他的高端服务。”

不过与优步高端服务也有几个关键的不同。开始时,城市飞行车只能搭载一名乘客,这意味最初每次搭乘的成本会很高,但Volocopter希望在建立消费者的信心后才过渡到完全自动模式。全自动的城市飞行车是由9个电池驱动的无翼电动车,使用在主要城市之间建立的可垂直起降的机场网络接载乘客。该公司的城市飞行车预计在2022年开始商业飞行。

首批航班的票价为每张300欧元(350美元)。但内斯特曼表示,该公司的最终目标是使其成本能与优步高级轿车(Uber Black)服务竞争。他表示,“我们不想让城市飞行车成为富人的玩具,而是希望成为城市地区相辅相成的交通系统任何人都能负担的其中一部分。每个人都能够选择是走路、自己开车、骑自行车或乘搭飞行车。”

其他公司已经与现有的汽车制造商合作,开发最终用于商业用途的飞行器。例如,日本初创企业SkyDrive最近与丰田汽车合作,试飞了其开发的全电动空中出租车SD-03。据称,这是世界上可以垂直起降的最小电动飞行器。2020年夏天,该公司在一名飞行员的掌舵下,成功地让SD-03在一个机场飞行了几分钟。

SkyDrive代表和田高子表示,“这方面的消费需求已增长,即或有了电动汽车或快速的法国城际TGV高速列车,但人类还没有为交通问题提供明确的解决方案。可以说,SkyDrive开发灵活快速交通工具是由消费需求和技术进步而促成的。”

事实上可以说,正是因为这些进步才使得如此多的飞机设计师能够争相在空中设计中大显身手。像德国飞机开发商Lillium、波音与个人电动飞机制造商基蒂·霍克公司合资的Wisk、 个人航空器开发商Joby Aviation、加拿大贝尔公司( Bell),以及很多公司都在大撒金钱,投资飞行汽车的创新技术,比如可以极大地减少噪音排放的电力推进器,可以提高航程的高功率电池等。对于这个刚刚起步的产业来说,并不缺乏垂直起降(VTOL)技术的设计,或者也不缺少其可能达到的想象高度。

以英国航空公司Gravity Industries为例,该公司制造了一台1050马力的可穿戴喷气背包飞行器。公司创始人兼首席试飞员理查德•布朗宁(Richard Browning)表示,“这有点像一级方程式赛车。”目前,这种穿戴式喷气飞行器是一种专业人员设备,只能由商业专业人士和军用飞行员驾驶。在他的工作室里,布朗宁指着一个蝙蝠侠式的金属装置说,“有一天,这个喷气背包飞行器可以让一个在空中盘旋飞行的医护超人想飞到哪就飞到哪,想干啥就干啥。”

这可不是听来遥不可及的奢想。最近大北方空中救护服务公司(Great North Air Ambulance Service)与Gravity Industries合作,作了一次使用喷气背包飞行器的模拟搜索救援任务。布朗宁穿上喷气背包从英格兰湖区兰戴尔峰山脚下的崎岖谷底飞到一个预先设定的山难地点。如果步行,需要艰难攀登25分钟,但布朗宁只飞了90秒。这次演习说明喷气背包飞行器为偏远地区提供重症医疗服务很有潜力。

帕里莫‧克帕德卡(Parimal Kopardekar)是加州硅谷艾姆斯研究中心的美国太空总署航空研究所所长。他说,“空中交通的梦想已经存在很长一段时间,现在有大好机会来设计一种交通工具,可运送货物和提供服务到目前航空尚无法到达的地方。”

克帕德卡负责研发自动驾驶及其高端飞行技术,如垂直起降等新的航空技术。这个任务相当复杂,他带领的这个美国宇航局研究小组必须解决和测试整个飞行生态系统的所有因素,包括飞行器、空中航道、基础设施、与社区的联系、天气模式、GPS导航、噪声标准、维修、供应链、零部件采购,等等…...这是一个很长的清单,列举了在有规模的空中共乘交通成为事实之前诸多必须解决的问题,有的问题不是那么显而易见。

重新设计人类的新飞行模式需要考虑这种新飞行模式的“合法航道”和飞行安全,但也需要公众愿意搭乘这类新的飞行交通。行业领袖需要让乘客相信,垂直起降飞行器之所以引人注目,并不仅仅是因为技术可行,还因为比其他交通方式更方便更安全。

负责Volocopter公共教育项目的内斯特曼说,“如果没有极其严格的测试制度,你就无法提供商业服务。其中一部分是要为新飞行器开发基础设施。”这可能意味着需建设飞行器垂直起降台和配备电力的存储设施等硬件,以及操作硬件设施运行的软件。操作垂直升降飞行器所需的系统无疑将必须是近乎完全自动化的系统,这样才能准确协调设想中的大量飞行器的起降。虽然我们今天乘坐的商用飞机由控制塔里的真人监控,但未来的飞行器依赖的是UTM,即无人交通管控。这种数字跟踪管控要确保所有飞行器都能知道其航线上的其他飞行器航班情报。

拥有良好记录的全自动升降交通系统可能会让公众感到放心,但庞大的飞行器网络也带来了一系列新的挑战。垂直升降交通将不需要跑道或地面停车,但需要专用的空中走廊和停泊飞行器的空中港口。空中出租车会减少地面行驰的汽车数量,提高到达和出发时间的可预测性,但空中还有形形色色的障碍物,即高楼、鸟类、无人送货机,以及飞机,这些都需要飞行员(至少垂直起降飞行器需要飞行员)采用新式的机动系统回避这些障碍。姑且称为“天空之路”的这种新形式交通,需要一套度身订造的法律。

此外,制造商和运营商还必须证明天空之路不会对乘客或地面上的人造成伤害。克帕德卡和他的Nasa团队与美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)和其他监管机构合作,创建了一个“城市空中交通成熟度等级量表”(Urban Air Mobility Maturity Levels Scale),根据复杂程度和城市密度,将飞行器、空域和其他系统按1至6的等级进行排名。他们正在设计各种方法,通过自动化和应急管理的结合来简化驾驶舱操作。例如,指导垂直起降飞行器如何应对恶劣天气、飞鸟袭击或喷气背包客突然闯入航道。

2020年10月,在洛杉矶国际机场附近的一架商业客机上,机组人员在1828公尺的高空发现了一个喷气背包飞行人。在这个高度有严重的两者碰撞风险。

欧洲航空安全局(EASA)已为垂直起降的飞行汽车制定了一套技术规范,尽管该机构还没有决定如何认证。这些规格旨在解决飞行汽车独特性引发的问题,以及详细的适航标准,如紧急出口、防雷、起落架系统和增压舱室等。欧洲航空管理局的声明说,飞行汽车“尽管具备传统飞机或旋翼飞机,或两者皆有的设计特征,但在大多数情况下,欧洲航空管理局尚无法将这些新型飞行器划归到传统飞机或是旋翼飞机的类别中。”换言之,欧洲航空安全局似乎还没作出决定,要按照什么样的标准将垂直起降飞行器与固定翼商用飞机或直升飞机区分开来。显然,垂直升降飞机的成功运作需要包括政府、技术、交通、城市规划和公共服务等作跨部门的协调努力。

是什么原因使得大量垂直起降飞机开发者会突然剧增?是电子商务的兴起、气候变化、零工经济和一体化供应链等全球趋势,加速了人们对个人航空旅行的兴趣,而我们目前基础设施和相关行业的失败也凸显其必要性。随着纽约、香港和北京等城市的承载力达到极限,城市生活变得越来越不可持续,但我们日益紧密相连的经济却需要城市间不断的流动。

正如我们所知,这些影响将改变我们的通勤方式和生活方式。克帕德卡指出,“现在,大多数人都是基于交通便利来优化生活。垂直起降飞行器和无人机将使人们无论身在何处都能到达他们的目的地,从而达到以生活为基础的交通优化。”以后企业将不需要把总部设在城市中央商务区,员工也可以选择住在空中出租车能到达的任何地方。拥有一台垂直起降飞行器今后可能会变得像拥有一辆自行车一样便宜和无处不在。

内斯特曼说,“在宏观层面上,不断发展的城市为这些城市的居民创造了日益增长的流动性需求,这让我们重新思考城市的发展,因为一切围绕汽车交通来建造不能提高我们的生活品质。”

交通瓶颈侵蚀着我们城市的高速公路和我们驾驶的汽车,增加了碳排放,进而威胁着我们地球脆弱的生态系统和我们自己的健康。但与此同时,电动垂直起降飞行汽车(eVTOLS)将大大减少车辆的尾气排放或对柴油燃料的依赖。

因为随着城市的建筑越来越高,屋顶起降设施越来越多,架空高速公路连接着超级摩天大楼,从而释放出大量地面的空间,因此飞行汽车的增加也自然会导致城市结构的变化。减少地面上的车辆将减少拥堵,并可能产生公园和绿色空间。克帕德卡说,“从长远来看(2045年及以后),商业和绿地将会更加密不可分。虽然我们可能永远无法消除地铁和道路,但我们或许可以用这些飞行机器减少地铁和道路的碳足迹。”

飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。再过几十年,我们可能最终会越来越没有必要下楼来到地面,可一直在一座天空之城上做生意和过日子。

克帕德卡说,“走一英里路只能让你走到一英里之外,但飞行一英里就能把你带到任何地方。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)




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飞行汽车横空出世,世界将为之而改变

发布日期:2021-01-27 06:57
摘要:飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。



 | 艾德利安·伯恩哈德

OR--商业新媒体

第一部《银翼杀手》电影的故事情节是想像发生在2019年的洛杉矶,一座未来的城市,酸雨从天而降,而空中则满天飞着滑翔机,这实际就是在空中高速公路上飞驰的汽车。这部电影1982年首次上映后,世界科技进步非常之神速,手机自拍杆、杀人无人机、网络社交平台的话题标签政治等等的出现,连好莱坞都想像不到,不过气垫船式的空中出租车似乎仍是一个遥远的幻想,只会出现在科幻小说和主题公园中。

事实上,会飞的汽车已是真实存在,而且在未来几十年里,可能会改变人类上下班、工作和生活的方式。电池能量密度、材料科学和计算机模拟方面的进步已经刺激了一系列个人飞行器,如电动滑翔机、固定翼飞行器和四轴飞行器的出现,及其导航系统的发展。

这类飞行器可能与《银翼杀手》所想象的不太相同,但差别也不是那么大。这类空中汽车比商用飞机小很多,大多数设计的机翼是旋翼,而不是传统的固定机翼,这样飞行器就可以垂直起降。例如,设计为倾斜旋翼,可以有效率地长距离向前飞行,而多旋翼的设计则说是为在悬停飞行时可减少噪音。最重要的是,设计这类飞行车辆是为个人提供比传统交通方式更快的通勤,特别是在交通拥堵的城市。

目前,自动驾驶城市飞机市场仍有点像西部拓荒。数十家初创公司正在竞相开发商用喷气背包飞行器、飞行摩托车和私人空中出租车。风险投资家、汽车和航空公司,甚至包括交通网络优步(Uber)及其雄心勃勃的Uber Elevate计划都在觊觎这个新兴行业。到2040年,这个行业的价值可能高达1.5万亿美元。与此同时,航空当局也在讨论和协商制定管理这一新兴交通业的政策和安全标准。

例如,德国飞机制造商Volocopter公司宣布其生产的“城市飞行车”(VoloCity)为第一辆获得商业执照的电动空中出租车,这种飞行汽车最终将会实现无人驾驶飞行。Volocopter的公共事务副总裁法比恩·内斯特曼(Fabien Nestmann)说,城市飞行车将提供“类似优步高级桥车或者其他的高端服务。”

不过与优步高端服务也有几个关键的不同。开始时,城市飞行车只能搭载一名乘客,这意味最初每次搭乘的成本会很高,但Volocopter希望在建立消费者的信心后才过渡到完全自动模式。全自动的城市飞行车是由9个电池驱动的无翼电动车,使用在主要城市之间建立的可垂直起降的机场网络接载乘客。该公司的城市飞行车预计在2022年开始商业飞行。

首批航班的票价为每张300欧元(350美元)。但内斯特曼表示,该公司的最终目标是使其成本能与优步高级轿车(Uber Black)服务竞争。他表示,“我们不想让城市飞行车成为富人的玩具,而是希望成为城市地区相辅相成的交通系统任何人都能负担的其中一部分。每个人都能够选择是走路、自己开车、骑自行车或乘搭飞行车。”

其他公司已经与现有的汽车制造商合作,开发最终用于商业用途的飞行器。例如,日本初创企业SkyDrive最近与丰田汽车合作,试飞了其开发的全电动空中出租车SD-03。据称,这是世界上可以垂直起降的最小电动飞行器。2020年夏天,该公司在一名飞行员的掌舵下,成功地让SD-03在一个机场飞行了几分钟。

SkyDrive代表和田高子表示,“这方面的消费需求已增长,即或有了电动汽车或快速的法国城际TGV高速列车,但人类还没有为交通问题提供明确的解决方案。可以说,SkyDrive开发灵活快速交通工具是由消费需求和技术进步而促成的。”

事实上可以说,正是因为这些进步才使得如此多的飞机设计师能够争相在空中设计中大显身手。像德国飞机开发商Lillium、波音与个人电动飞机制造商基蒂·霍克公司合资的Wisk、 个人航空器开发商Joby Aviation、加拿大贝尔公司( Bell),以及很多公司都在大撒金钱,投资飞行汽车的创新技术,比如可以极大地减少噪音排放的电力推进器,可以提高航程的高功率电池等。对于这个刚刚起步的产业来说,并不缺乏垂直起降(VTOL)技术的设计,或者也不缺少其可能达到的想象高度。

以英国航空公司Gravity Industries为例,该公司制造了一台1050马力的可穿戴喷气背包飞行器。公司创始人兼首席试飞员理查德•布朗宁(Richard Browning)表示,“这有点像一级方程式赛车。”目前,这种穿戴式喷气飞行器是一种专业人员设备,只能由商业专业人士和军用飞行员驾驶。在他的工作室里,布朗宁指着一个蝙蝠侠式的金属装置说,“有一天,这个喷气背包飞行器可以让一个在空中盘旋飞行的医护超人想飞到哪就飞到哪,想干啥就干啥。”

这可不是听来遥不可及的奢想。最近大北方空中救护服务公司(Great North Air Ambulance Service)与Gravity Industries合作,作了一次使用喷气背包飞行器的模拟搜索救援任务。布朗宁穿上喷气背包从英格兰湖区兰戴尔峰山脚下的崎岖谷底飞到一个预先设定的山难地点。如果步行,需要艰难攀登25分钟,但布朗宁只飞了90秒。这次演习说明喷气背包飞行器为偏远地区提供重症医疗服务很有潜力。

帕里莫‧克帕德卡(Parimal Kopardekar)是加州硅谷艾姆斯研究中心的美国太空总署航空研究所所长。他说,“空中交通的梦想已经存在很长一段时间,现在有大好机会来设计一种交通工具,可运送货物和提供服务到目前航空尚无法到达的地方。”

克帕德卡负责研发自动驾驶及其高端飞行技术,如垂直起降等新的航空技术。这个任务相当复杂,他带领的这个美国宇航局研究小组必须解决和测试整个飞行生态系统的所有因素,包括飞行器、空中航道、基础设施、与社区的联系、天气模式、GPS导航、噪声标准、维修、供应链、零部件采购,等等…...这是一个很长的清单,列举了在有规模的空中共乘交通成为事实之前诸多必须解决的问题,有的问题不是那么显而易见。

重新设计人类的新飞行模式需要考虑这种新飞行模式的“合法航道”和飞行安全,但也需要公众愿意搭乘这类新的飞行交通。行业领袖需要让乘客相信,垂直起降飞行器之所以引人注目,并不仅仅是因为技术可行,还因为比其他交通方式更方便更安全。

负责Volocopter公共教育项目的内斯特曼说,“如果没有极其严格的测试制度,你就无法提供商业服务。其中一部分是要为新飞行器开发基础设施。”这可能意味着需建设飞行器垂直起降台和配备电力的存储设施等硬件,以及操作硬件设施运行的软件。操作垂直升降飞行器所需的系统无疑将必须是近乎完全自动化的系统,这样才能准确协调设想中的大量飞行器的起降。虽然我们今天乘坐的商用飞机由控制塔里的真人监控,但未来的飞行器依赖的是UTM,即无人交通管控。这种数字跟踪管控要确保所有飞行器都能知道其航线上的其他飞行器航班情报。

拥有良好记录的全自动升降交通系统可能会让公众感到放心,但庞大的飞行器网络也带来了一系列新的挑战。垂直升降交通将不需要跑道或地面停车,但需要专用的空中走廊和停泊飞行器的空中港口。空中出租车会减少地面行驰的汽车数量,提高到达和出发时间的可预测性,但空中还有形形色色的障碍物,即高楼、鸟类、无人送货机,以及飞机,这些都需要飞行员(至少垂直起降飞行器需要飞行员)采用新式的机动系统回避这些障碍。姑且称为“天空之路”的这种新形式交通,需要一套度身订造的法律。

此外,制造商和运营商还必须证明天空之路不会对乘客或地面上的人造成伤害。克帕德卡和他的Nasa团队与美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)和其他监管机构合作,创建了一个“城市空中交通成熟度等级量表”(Urban Air Mobility Maturity Levels Scale),根据复杂程度和城市密度,将飞行器、空域和其他系统按1至6的等级进行排名。他们正在设计各种方法,通过自动化和应急管理的结合来简化驾驶舱操作。例如,指导垂直起降飞行器如何应对恶劣天气、飞鸟袭击或喷气背包客突然闯入航道。

2020年10月,在洛杉矶国际机场附近的一架商业客机上,机组人员在1828公尺的高空发现了一个喷气背包飞行人。在这个高度有严重的两者碰撞风险。

欧洲航空安全局(EASA)已为垂直起降的飞行汽车制定了一套技术规范,尽管该机构还没有决定如何认证。这些规格旨在解决飞行汽车独特性引发的问题,以及详细的适航标准,如紧急出口、防雷、起落架系统和增压舱室等。欧洲航空管理局的声明说,飞行汽车“尽管具备传统飞机或旋翼飞机,或两者皆有的设计特征,但在大多数情况下,欧洲航空管理局尚无法将这些新型飞行器划归到传统飞机或是旋翼飞机的类别中。”换言之,欧洲航空安全局似乎还没作出决定,要按照什么样的标准将垂直起降飞行器与固定翼商用飞机或直升飞机区分开来。显然,垂直升降飞机的成功运作需要包括政府、技术、交通、城市规划和公共服务等作跨部门的协调努力。

是什么原因使得大量垂直起降飞机开发者会突然剧增?是电子商务的兴起、气候变化、零工经济和一体化供应链等全球趋势,加速了人们对个人航空旅行的兴趣,而我们目前基础设施和相关行业的失败也凸显其必要性。随着纽约、香港和北京等城市的承载力达到极限,城市生活变得越来越不可持续,但我们日益紧密相连的经济却需要城市间不断的流动。

正如我们所知,这些影响将改变我们的通勤方式和生活方式。克帕德卡指出,“现在,大多数人都是基于交通便利来优化生活。垂直起降飞行器和无人机将使人们无论身在何处都能到达他们的目的地,从而达到以生活为基础的交通优化。”以后企业将不需要把总部设在城市中央商务区,员工也可以选择住在空中出租车能到达的任何地方。拥有一台垂直起降飞行器今后可能会变得像拥有一辆自行车一样便宜和无处不在。

内斯特曼说,“在宏观层面上,不断发展的城市为这些城市的居民创造了日益增长的流动性需求,这让我们重新思考城市的发展,因为一切围绕汽车交通来建造不能提高我们的生活品质。”

交通瓶颈侵蚀着我们城市的高速公路和我们驾驶的汽车,增加了碳排放,进而威胁着我们地球脆弱的生态系统和我们自己的健康。但与此同时,电动垂直起降飞行汽车(eVTOLS)将大大减少车辆的尾气排放或对柴油燃料的依赖。

因为随着城市的建筑越来越高,屋顶起降设施越来越多,架空高速公路连接着超级摩天大楼,从而释放出大量地面的空间,因此飞行汽车的增加也自然会导致城市结构的变化。减少地面上的车辆将减少拥堵,并可能产生公园和绿色空间。克帕德卡说,“从长远来看(2045年及以后),商业和绿地将会更加密不可分。虽然我们可能永远无法消除地铁和道路,但我们或许可以用这些飞行机器减少地铁和道路的碳足迹。”

飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。再过几十年,我们可能最终会越来越没有必要下楼来到地面,可一直在一座天空之城上做生意和过日子。

克帕德卡说,“走一英里路只能让你走到一英里之外,但飞行一英里就能把你带到任何地方。”■


(注:本文仅代表作者个人观点。责编邮箱    info@or123.net)



摘要:飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。



 | 艾德利安·伯恩哈德

OR--商业新媒体

第一部《银翼杀手》电影的故事情节是想像发生在2019年的洛杉矶,一座未来的城市,酸雨从天而降,而空中则满天飞着滑翔机,这实际就是在空中高速公路上飞驰的汽车。这部电影1982年首次上映后,世界科技进步非常之神速,手机自拍杆、杀人无人机、网络社交平台的话题标签政治等等的出现,连好莱坞都想像不到,不过气垫船式的空中出租车似乎仍是一个遥远的幻想,只会出现在科幻小说和主题公园中。

事实上,会飞的汽车已是真实存在,而且在未来几十年里,可能会改变人类上下班、工作和生活的方式。电池能量密度、材料科学和计算机模拟方面的进步已经刺激了一系列个人飞行器,如电动滑翔机、固定翼飞行器和四轴飞行器的出现,及其导航系统的发展。

这类飞行器可能与《银翼杀手》所想象的不太相同,但差别也不是那么大。这类空中汽车比商用飞机小很多,大多数设计的机翼是旋翼,而不是传统的固定机翼,这样飞行器就可以垂直起降。例如,设计为倾斜旋翼,可以有效率地长距离向前飞行,而多旋翼的设计则说是为在悬停飞行时可减少噪音。最重要的是,设计这类飞行车辆是为个人提供比传统交通方式更快的通勤,特别是在交通拥堵的城市。

目前,自动驾驶城市飞机市场仍有点像西部拓荒。数十家初创公司正在竞相开发商用喷气背包飞行器、飞行摩托车和私人空中出租车。风险投资家、汽车和航空公司,甚至包括交通网络优步(Uber)及其雄心勃勃的Uber Elevate计划都在觊觎这个新兴行业。到2040年,这个行业的价值可能高达1.5万亿美元。与此同时,航空当局也在讨论和协商制定管理这一新兴交通业的政策和安全标准。

例如,德国飞机制造商Volocopter公司宣布其生产的“城市飞行车”(VoloCity)为第一辆获得商业执照的电动空中出租车,这种飞行汽车最终将会实现无人驾驶飞行。Volocopter的公共事务副总裁法比恩·内斯特曼(Fabien Nestmann)说,城市飞行车将提供“类似优步高级桥车或者其他的高端服务。”

不过与优步高端服务也有几个关键的不同。开始时,城市飞行车只能搭载一名乘客,这意味最初每次搭乘的成本会很高,但Volocopter希望在建立消费者的信心后才过渡到完全自动模式。全自动的城市飞行车是由9个电池驱动的无翼电动车,使用在主要城市之间建立的可垂直起降的机场网络接载乘客。该公司的城市飞行车预计在2022年开始商业飞行。

首批航班的票价为每张300欧元(350美元)。但内斯特曼表示,该公司的最终目标是使其成本能与优步高级轿车(Uber Black)服务竞争。他表示,“我们不想让城市飞行车成为富人的玩具,而是希望成为城市地区相辅相成的交通系统任何人都能负担的其中一部分。每个人都能够选择是走路、自己开车、骑自行车或乘搭飞行车。”

其他公司已经与现有的汽车制造商合作,开发最终用于商业用途的飞行器。例如,日本初创企业SkyDrive最近与丰田汽车合作,试飞了其开发的全电动空中出租车SD-03。据称,这是世界上可以垂直起降的最小电动飞行器。2020年夏天,该公司在一名飞行员的掌舵下,成功地让SD-03在一个机场飞行了几分钟。

SkyDrive代表和田高子表示,“这方面的消费需求已增长,即或有了电动汽车或快速的法国城际TGV高速列车,但人类还没有为交通问题提供明确的解决方案。可以说,SkyDrive开发灵活快速交通工具是由消费需求和技术进步而促成的。”

事实上可以说,正是因为这些进步才使得如此多的飞机设计师能够争相在空中设计中大显身手。像德国飞机开发商Lillium、波音与个人电动飞机制造商基蒂·霍克公司合资的Wisk、 个人航空器开发商Joby Aviation、加拿大贝尔公司( Bell),以及很多公司都在大撒金钱,投资飞行汽车的创新技术,比如可以极大地减少噪音排放的电力推进器,可以提高航程的高功率电池等。对于这个刚刚起步的产业来说,并不缺乏垂直起降(VTOL)技术的设计,或者也不缺少其可能达到的想象高度。

以英国航空公司Gravity Industries为例,该公司制造了一台1050马力的可穿戴喷气背包飞行器。公司创始人兼首席试飞员理查德•布朗宁(Richard Browning)表示,“这有点像一级方程式赛车。”目前,这种穿戴式喷气飞行器是一种专业人员设备,只能由商业专业人士和军用飞行员驾驶。在他的工作室里,布朗宁指着一个蝙蝠侠式的金属装置说,“有一天,这个喷气背包飞行器可以让一个在空中盘旋飞行的医护超人想飞到哪就飞到哪,想干啥就干啥。”

这可不是听来遥不可及的奢想。最近大北方空中救护服务公司(Great North Air Ambulance Service)与Gravity Industries合作,作了一次使用喷气背包飞行器的模拟搜索救援任务。布朗宁穿上喷气背包从英格兰湖区兰戴尔峰山脚下的崎岖谷底飞到一个预先设定的山难地点。如果步行,需要艰难攀登25分钟,但布朗宁只飞了90秒。这次演习说明喷气背包飞行器为偏远地区提供重症医疗服务很有潜力。

帕里莫‧克帕德卡(Parimal Kopardekar)是加州硅谷艾姆斯研究中心的美国太空总署航空研究所所长。他说,“空中交通的梦想已经存在很长一段时间,现在有大好机会来设计一种交通工具,可运送货物和提供服务到目前航空尚无法到达的地方。”

克帕德卡负责研发自动驾驶及其高端飞行技术,如垂直起降等新的航空技术。这个任务相当复杂,他带领的这个美国宇航局研究小组必须解决和测试整个飞行生态系统的所有因素,包括飞行器、空中航道、基础设施、与社区的联系、天气模式、GPS导航、噪声标准、维修、供应链、零部件采购,等等…...这是一个很长的清单,列举了在有规模的空中共乘交通成为事实之前诸多必须解决的问题,有的问题不是那么显而易见。

重新设计人类的新飞行模式需要考虑这种新飞行模式的“合法航道”和飞行安全,但也需要公众愿意搭乘这类新的飞行交通。行业领袖需要让乘客相信,垂直起降飞行器之所以引人注目,并不仅仅是因为技术可行,还因为比其他交通方式更方便更安全。

负责Volocopter公共教育项目的内斯特曼说,“如果没有极其严格的测试制度,你就无法提供商业服务。其中一部分是要为新飞行器开发基础设施。”这可能意味着需建设飞行器垂直起降台和配备电力的存储设施等硬件,以及操作硬件设施运行的软件。操作垂直升降飞行器所需的系统无疑将必须是近乎完全自动化的系统,这样才能准确协调设想中的大量飞行器的起降。虽然我们今天乘坐的商用飞机由控制塔里的真人监控,但未来的飞行器依赖的是UTM,即无人交通管控。这种数字跟踪管控要确保所有飞行器都能知道其航线上的其他飞行器航班情报。

拥有良好记录的全自动升降交通系统可能会让公众感到放心,但庞大的飞行器网络也带来了一系列新的挑战。垂直升降交通将不需要跑道或地面停车,但需要专用的空中走廊和停泊飞行器的空中港口。空中出租车会减少地面行驰的汽车数量,提高到达和出发时间的可预测性,但空中还有形形色色的障碍物,即高楼、鸟类、无人送货机,以及飞机,这些都需要飞行员(至少垂直起降飞行器需要飞行员)采用新式的机动系统回避这些障碍。姑且称为“天空之路”的这种新形式交通,需要一套度身订造的法律。

此外,制造商和运营商还必须证明天空之路不会对乘客或地面上的人造成伤害。克帕德卡和他的Nasa团队与美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)和其他监管机构合作,创建了一个“城市空中交通成熟度等级量表”(Urban Air Mobility Maturity Levels Scale),根据复杂程度和城市密度,将飞行器、空域和其他系统按1至6的等级进行排名。他们正在设计各种方法,通过自动化和应急管理的结合来简化驾驶舱操作。例如,指导垂直起降飞行器如何应对恶劣天气、飞鸟袭击或喷气背包客突然闯入航道。

2020年10月,在洛杉矶国际机场附近的一架商业客机上,机组人员在1828公尺的高空发现了一个喷气背包飞行人。在这个高度有严重的两者碰撞风险。

欧洲航空安全局(EASA)已为垂直起降的飞行汽车制定了一套技术规范,尽管该机构还没有决定如何认证。这些规格旨在解决飞行汽车独特性引发的问题,以及详细的适航标准,如紧急出口、防雷、起落架系统和增压舱室等。欧洲航空管理局的声明说,飞行汽车“尽管具备传统飞机或旋翼飞机,或两者皆有的设计特征,但在大多数情况下,欧洲航空管理局尚无法将这些新型飞行器划归到传统飞机或是旋翼飞机的类别中。”换言之,欧洲航空安全局似乎还没作出决定,要按照什么样的标准将垂直起降飞行器与固定翼商用飞机或直升飞机区分开来。显然,垂直升降飞机的成功运作需要包括政府、技术、交通、城市规划和公共服务等作跨部门的协调努力。

是什么原因使得大量垂直起降飞机开发者会突然剧增?是电子商务的兴起、气候变化、零工经济和一体化供应链等全球趋势,加速了人们对个人航空旅行的兴趣,而我们目前基础设施和相关行业的失败也凸显其必要性。随着纽约、香港和北京等城市的承载力达到极限,城市生活变得越来越不可持续,但我们日益紧密相连的经济却需要城市间不断的流动。

正如我们所知,这些影响将改变我们的通勤方式和生活方式。克帕德卡指出,“现在,大多数人都是基于交通便利来优化生活。垂直起降飞行器和无人机将使人们无论身在何处都能到达他们的目的地,从而达到以生活为基础的交通优化。”以后企业将不需要把总部设在城市中央商务区,员工也可以选择住在空中出租车能到达的任何地方。拥有一台垂直起降飞行器今后可能会变得像拥有一辆自行车一样便宜和无处不在。

内斯特曼说,“在宏观层面上,不断发展的城市为这些城市的居民创造了日益增长的流动性需求,这让我们重新思考城市的发展,因为一切围绕汽车交通来建造不能提高我们的生活品质。”

交通瓶颈侵蚀着我们城市的高速公路和我们驾驶的汽车,增加了碳排放,进而威胁着我们地球脆弱的生态系统和我们自己的健康。但与此同时,电动垂直起降飞行汽车(eVTOLS)将大大减少车辆的尾气排放或对柴油燃料的依赖。

因为随着城市的建筑越来越高,屋顶起降设施越来越多,架空高速公路连接着超级摩天大楼,从而释放出大量地面的空间,因此飞行汽车的增加也自然会导致城市结构的变化。减少地面上的车辆将减少拥堵,并可能产生公园和绿色空间。克帕德卡说,“从长远来看(2045年及以后),商业和绿地将会更加密不可分。虽然我们可能永远无法消除地铁和道路,但我们或许可以用这些飞行机器减少地铁和道路的碳足迹。”

飞行汽车对未来的交通、工作生活、消费、城市设计、甚至医疗保健和生态都会有巨大的影响。可能最早到2030年,消费者就可以按下一个按钮,预约一辆空中出租车直接前往他们云雾环绕的摩天楼办公室。再过几十年,我们可能最终会越来越没有必要下楼来到地面,可一直在一座天空之城上做生意和过日子。

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