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发布日期:2024-07-02 05:37    点击次数:188

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数百家初创公司押注电动航空,但愿能给乘客提供安全、包袱得起的城市空中交通办事。但考据其垂直腾飞架构的适航性面对着一些严峻的挑战。

1977年5月,一个周一的晚上,纽约航空的一架通勤直升机在曼哈顿59层高的泛好意思大厦上搭载乘客时,直升机的一侧起落架倒塌。旋转的旋翼击中了旁不雅者和恭候登机的乘客,导致4东谈主遭难。此外还杀死一个街区外大地上恭候公交车的女乘客——她被旋转的旋翼碎屑击中。

这场惨烈的事故导致泛好意思大厦的直升机场被经久性关闭,但其更潜入的意旨影响于今,这标明在东谈主口粘稠的城市运营直升机(领有苍劲的高能旋转部件)存在庞大的安全风险。

直升机在城市空中交通运营的经济性连接证实,交易样式时时需要直升机以高翱游量开动,这增多了拥堵的城市空域发滋事故的可能性,直升机的旋翼叶片硬度很高,速率也很快,每一派齐像高速翱游的“匕首”。

航空业曾尝试通过直升机提供空中出租车的办事,但齐失败了。历史告诉咱们一些对于旋翼机空中的士办事界限经济的首要常识。

而现在至少有100家充满活力的初创公司对这个领域再度发起挑战,这让城市空中交通器用在畴昔几年内变得可行,而且它们可能比传统直升机更安全、更平定和更环保,这主要归功于垂直起降翱游器的联想、能源和驱动形势的更动。

跟着划分式电力鼓舞形势的出现,畴昔空中出租车和其他局面的城市空中交通将不再需要单个庞大的高能涡轮驱动旋翼盘和尾桨来对消由此产生的扭矩并确保褂讪性,这种新兴的锂电板供电电动垂直起降飞机(eVTOL)将更轻,由袖珍电动机驱动的旋翼推动,这些旋翼位于机身周围,共同提供升力、推力和矢量限制。

泛好意思航空大楼顶上发生的事故不会形成太大的东谈主员伤一火,因为不会有庞大的旋翼飞向旁不雅者或冲向下方的行东谈主。而且,这些 eVTOL 联想的限制架构可能会让此类事故发生的可能性更小。

这里莫得一刀切的决议:eVTOL 主见适用于多样飞机联想,这些飞机带有旋翼或涵谈电扇,鼓舞器数目从6个到36个不等。每种联想齐不错安妥不同的任务。

一些开发eVTOL工夫的公司正受到投资者的利弊祥和,尤其是来自非凡主义收购公司,这些公司莫得交易运营,存在的独一主义是通过初次公开募股筹集资金。筹集的资金随后用于收购方针公司,并为其提供资金开发居品。

推动这种好奇景仰好奇景仰的部分原因是分析师令东谈主难以置信的财务预测。举例,投资银行摩根士丹利预测,到2040年,全球eVTOL/城市空中交通商场价值将达到1万亿好意思元,到2050年将达到9 万亿好意思元。不休连接公司麦肯锡预测,到2028年,全球UAM公司将需要雇佣和培训60000 名eVTOL翱游员。

值得正式的是:在eVTOL商场腾飞之前,制造商需要克服重重穷苦,赢得好意思国联邦航空不休局、欧洲航空安全局和英国民航局等监管机构的适航安全认证。

由于联想电动垂直起降飞机的门径有许多,而且其中的一些组件对于航空业来说是畸形新的,举例高功率锂电板组、电动机和电动鼓舞器/机翼歪斜机构。许多往时齐莫得在安全关节的空中诓骗中翱游过,因此适航认证可能比平凡飞机更穷苦。

划分式电力鼓舞是一个好主意,一个绝妙的主见,但要达到熟识诓骗的层面却很难,尤其是认证历程将会很漫长而且本钱腾贵。

但维持者默示,晋升安全性应该被视为大多数eVTOL简直天生的特质。

Whisper Aero公司的首创东谈主兼首席延主座、航空工程师马克·摩尔默示,通过在机身上的多个鼓舞器上分派升力和推力,eVTOL制造商能提供直升机所缺少的一个关节安全功能:鼓舞器冗余。摩尔在弗吉尼亚州NASA兰利连接中心责任了 30 年,领先提议了划分式电力鼓舞的主见,然后又花了四年时期在Uber Elevate延长eVTOL主见,该公司于12月被Joby Aviation收购。

举例,在六旋翼或八旋翼的eVTOL上,如若因电机或齿轮故障或鸟击而失去鼓舞器,将为飞机留住弥漫的升力余量,使其简略连接安全着陆。正如一些eVTOL供应商所提议的那样,对于具有多达18或36个鼓舞器的联想来说,情况更是如斯。

摩尔说:“绝大多数直升机齐是单发或双发动机驱动,是以这很关节。直升机有多样不同的翱游关节部件,如若其中任何一个出现故障,比如尾桨,它就无法翱游。”天然直升机的旋翼不错在莫得发动机能源的情况下下自动旋转并进犯着陆,但翱游员无法采纳降落所在,而 eVTOL 由于有冗余,则有更多采纳。

他说,除了这种基本的、内在的安全孝敬以外,与复杂的涡轮机和来去式发动机比拟,电动机的实足浅易性也提供了安全性。“eVTOL的果然魔力在于这些电动机相当紧凑、极其可靠、只好一个迁移部件何况效果惊东谈主。一朝你使用它们来分派鼓舞力。一朝你用它们来分派鼓舞力,你就不错相当相当好地在飞机上分派推力和限制力。”

摩尔说:“这更正了飞机联想的章程。”

这些章程是怎么更正的?eVTOL飞机的四种主要架构贬责了旋翼嘱托、鼓舞形势和其他身分,使这小数愈加超过。

这些结构中的每一种齐不错以多种形势变化,可能是通过增多升力面,或在机翼上装置更多的鼓舞器,或者使用敞开式旋翼、倾转旋翼和涵谈电扇的组合。

这些架构的维持者怎么确保安全性的呢?

德国卡尔斯鲁厄的Volocopter公司经受了其中两种样式。在威斯康星州举行的EAA Airventure展会上,该公司驾驶了Volocopter 2X,这是其计算中的VoloCity eVTOL的原型,是一款航程35公里的双座18旋翼多旋翼飞机(经受目下的电板工夫)。该公司的带翼VoloConnect飞机仍处于主见阶段,将经受四座升降巡航eVTOL,航程100公里,由六个升降旋翼和尾部两侧的两个管谈电扇推动,将其上前鼓舞。

Volocopter的首席风险和认证官奥利弗·莱因哈特默示,尽管eVTOL是一种新式翱游器,但其联想中的系数类型的部件齐有可认证的范例,不管是电机、机载电子拓荒一经安全关节翱游软件。举例,他说,尽管VoloCity的电机联想在尺寸、体式和电气特质上有所不同,但目下在某些电动轻型飞机(如 Pipistrel)上使用的电动机的认证条目适用于VoloCity的版块。

莱因哈特提到:“咱们需要温暖的通用要乞降安全级别有许多共性。”

Volocopter为其VoloConnect eVTOL采纳了升力和巡航联想,而不是矢量推力联想,部分原因是好意思国军方在V-22鱼鹰倾转旋翼方面的教悔。也许最恶名昭著的是,1992年,一架鱼鹰飞机在华盛顿特区南部的波托马克河上坠毁,那时据报谈,贵客们聚会在通盘不雅看新飞机初次降落在华盛顿特区。机上7东谈主全部遭难。

莱因哈特默示:“当你转头鱼鹰的历史时,你会发现军事认证的开发始于 20 世纪 80 年代的某个时候。但从那时起,莫得制造商简略赢得任何倾转旋翼机或倾转翼联想的民用型号文凭。将此类工夫用于民用eVTOL可能会使赢得认证“极其复杂”。”

但是,垂直航空公司正在为其VA-X4(一种带翼、八旋翼、航程160公里的eVTOL)经受基于倾转旋翼的推力矢量联想。VA-X4 将在机翼后方配备四个升力旋翼,但在机翼前部配备四个可歪斜的鼓舞器,可从垂直翱游调换为水平翱游,罗罗公司提供发动机,霍尼韦尔提供电传专揽限制系统。

一架光滑的玄色多螺旋桨垂直eVTOL飞机停在混凝土跑谈上,尾翼上有一个鸟的标记。

垂直航空公司的认证细腻东谈主保罗·哈珀说,该公司很早就阻隔了直升巡航联想,因为“垂直腾飞和着陆部分彰着仅在腾飞和着陆时使用。因此,在剩下的翱游历程中,你要拖着千里重的高慢。咱们需要尽量减少飞机上纯垂直起降拓荒的数目。前部的歪斜旋翼让咱们简略作念到这小数。它们通过提供前向巡航推力来增多飞机分量。这增多了一些复杂性,但不错显赫缩小分量”。

哈珀说,垂直航空公司并不驰念鱼鹰在军事领域的纪录。“归根结底,歪斜系统是一个致动系统,现存的[商用]飞机上有安全关节的致动器,比如电梯上的致动器。咱们只需要确保单个致动器故障的后果对飞机是无害的。”

在加利福尼亚州圣克鲁斯的Joby Aviation,eVTOL 架构的采纳躲闪了 Vertical Aerospace 的后排仅升力鼓舞器;它是一台实足推力矢量机器,其系数六个鼓舞器均可歪斜,以罢了从升力到推力(反之也是)的调换。

Joby的首席试飞员贾斯汀·潘恩斯默示,在细目确立之前,他们“分析和测试了许多确立,包括建造和测试多样袖珍飞机”。

他说,十年来,Joby解释适航性的谈路一直建设在与FAA协商的工程“可认证贬责决议”的基础上。当作又名前“鹞式”跨越式喷气式飞机翱游员,以及曾在X-35袭击宣战机和F-35东谈主机界面上责任的东谈主,简化Joby eVTOL的限制是潘恩斯的一个关节方针。他说:“通过使飞机易于翱游,咱们不错镌汰翱游员的责任量,从而减少翱游员的缺欠”。

但像大多数其他eVTOL制造商相似,潘恩斯默示Joby并不急于罢了自动驾驶。他提到:“Joby 飞机确现时联想旨在由翱游员驾驶,电传翱游等功能增强了操作安全性。彰着,畴昔几年自动化和自主性的晋升具有庞大后劲,Joby 正在选定分阶段的门径来罢了这一最终方针。”

摩尔也觉得,自动驾驶还有很长的路要走——“要罢了实足自主的 eVTOL 智商,这将是一个逐渐的演变历程。我信服这还需要 10 年时期。”

预计公众对UAM的经受进度

欧盟航空安全局礼聘连接公司麦肯锡公司就社会对城市空中交通运营的经受进度进行连接。该公司在2020年11月至2021年4月时间对欧洲六个城市的3690东谈主进行了探听。最令东谈主担忧的是安全、环境影响、杂音和安保。

在其他主要发现中,64% 的东谈主默示他们很可能会或相当有可能尝试送货无东谈主机,49% 的东谈主默示他们很可能会或相当有可能尝试空中出租车。

受访者默示,他们更倾向于有东谈主驾驶城市空中交通器用,而不是无东谈主驾驶。

EVTOL认证面对的挑战

尽管eVTOL制造商广博握乐不雅气魄,但 Uber Elevate 前安全主管雅采克·卡韦茨基默示:eVTOL认证仍有许多具有挑战性的方面。

卡韦茨基说:“一个是了解怎么认证锂离子电板;了解它们的寿命有点穷苦。但当监管机构不细目时,他们时时会为了民众安全的利益而愈加保守地念念考。跟着时期的推移,他们将了解怎么更好地放胆这些未知数。”

Volocopter的莱因哈特默示,eVTOL认证也存在跨大欧好意思的重要。欧洲航空安全局但愿系数eVTOL齐能赢得与全球商用客机换取的安全级别认证,即每10亿翱游小时就有一次不悠闲性事件(概率为10-9)。

但好意思国联邦航空不休局正在磋商允许带有机翼的电动垂直起降飞机(eVTOL)在巡航翱游中晋升能源效果,何况不错用来在断电后滑翔至安全着陆,认证概率为 10-7,或者每1000万翱游小时发生一次不悠闲性事件,与轻型飞机必须顺从的范例换取,而不是客机。

但Volocopter并不觉得FAA允许UAM发生100倍不悠闲性故障的逻辑。莱因哈特默示:“对于咱们齐但愿在空中翱游的广博 eVTOL 翱游器来说,这毫意外旨”。他但愿EASA的10-9概率简略在全球范围内适用于eVTOL。

磋商到泛好意思航空大厦的不悠闲,欢喜晋升可经受事故规则的门槛可能是监管机构能作念的最佳的事情。eVTOL社区的每个东谈主齐知谈,如若他们的新式电动飞机再次发生那场悲催,那么UAM行业将堕入窘境。

5月,摩根士丹利在其最新的UAM行业分析中警告称,eVTOL公司的营销材料与纽约航空公司1962年宣传其通勤直升机办事的形势相当相似。eVTOL行业和监管机构必须标明,这一次,情况将有所不同。



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