李韻

我們是否正處在城市交通大變革的風(fēng)口浪尖？持懷疑態(tài)度的人，一直很關(guān)注直升機(jī)在城市環(huán)境飛行的負(fù)面問(wèn)題，包括噪聲、空中交通管理、對(duì)駕乘人員和地面人員的安全風(fēng)險(xiǎn)、以及高昂的使用成本等。

雖然有負(fù)面問(wèn)題，但在2019年6月12日于華盛頓舉行的Uber Elevate峰會(huì)上，美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）f弋理局長(zhǎng)丹·埃爾威爾（Dan Elwell）的講話還是引入深思，“很高興參加此次峰會(huì)，感受全新一代交通方式的能量、創(chuàng)造性和創(chuàng)新。我認(rèn)為大家對(duì)未來(lái)的愿景令人耳目一新，甚至可以說(shuō)令人激動(dòng)，但這也不好說(shuō)。美國(guó)聯(lián)邦航空局一直以來(lái)對(duì)新飛行器的認(rèn)證審批都是很嚴(yán)苛的，但情況正在迅速改變。我們必須做出改變，因?yàn)檫@種能量、創(chuàng)新和愿景將是航空航天產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的動(dòng)力。可以說(shuō)，你們讓航空航天產(chǎn)業(yè)再次變得酷了起來(lái)。”

考慮到他本人職位的政治敏感性和媒體曝光度，丹·埃爾威爾的以上講話僅是出于禮貌和客套嗎？還是他的話預(yù)示著電動(dòng)垂直起降飛行產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之快已經(jīng)超出大多數(shù)人的想象？

支持者對(duì)未來(lái)的愿景是由電動(dòng)垂直起降飛行器（eVTOL）組成密集的交通網(wǎng)絡(luò)，安全可靠地連接郊區(qū)和市區(qū)，并最終實(shí)現(xiàn)市區(qū)范圍內(nèi)的空中交通，這種飛行器在分類上屬于一個(gè)更大的范圍，即城市空中交通（UAM）飛行器，預(yù)計(jì)在低噪聲、安全性、使用成本和環(huán)境友好性方面將比傳統(tǒng)直升機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。支持者相信從遠(yuǎn)期看來(lái)，這種交通方式將成為公眾可負(fù)擔(dān)的日常出行方式，有人甚至認(rèn)為可以做到比擁有一輛車更便宜。

丹·埃爾威爾在本次峰會(huì)上的講話頗具諷刺意味的是會(huì)議舉辦地在華盛頓，而《1987年直升機(jī)起降場(chǎng)公害法》正是在此頒布的，該項(xiàng)法案從當(dāng)年7月14日起禁止在華盛頓特區(qū)新建任何直升機(jī)起降場(chǎng)。這項(xiàng)法案至今仍然有效，許多城市也有類似法規(guī)禁止新建任何直升機(jī)起降場(chǎng)。

優(yōu)步公司在2016年的Uber Elevate峰會(huì)上發(fā)布的白皮書(shū)《向未來(lái)空中按需出行快速前進(jìn)》中深入探討了電動(dòng)垂直起降飛行器必須克服的諸多問(wèn)題，包括技術(shù)、監(jiān)管、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)層面的問(wèn)題。要在實(shí)際應(yīng)用中獲得成功，電動(dòng)垂直起降飛行器廠商必須讓這些前所未有的全新類型的飛行器獲得監(jiān)管部門的適航性認(rèn)證，這些飛行器采用的技術(shù)是聯(lián)邦航空局從未見(jiàn)過(guò)的，評(píng)估和背書(shū)更是無(wú)從談起。

在新的更強(qiáng)的空中交通管理系統(tǒng)方面，有一些很有前景的新倡議正在實(shí)施過(guò)程中，但這些系統(tǒng)的研發(fā)速度可能將拖累行業(yè)增長(zhǎng)。這是一個(gè)令人擔(dān)心的問(wèn)題，因?yàn)殡妱?dòng)垂直起降飛行器/城市空中交通的經(jīng)濟(jì)性取決于規(guī)模，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可承受性目標(biāo)，部署規(guī)模必須足夠大。但現(xiàn)在的城市仍舊沒(méi)有對(duì)大規(guī)?？罩薪煌ㄟM(jìn)行管理的基礎(chǔ)設(shè)施。

雖然電推進(jìn)技術(shù)提供了巨大的應(yīng)用潛力，但當(dāng)前電池技術(shù)能提供的性能仍然有限，電池技術(shù)仍需大幅度進(jìn)步。

2019年6月10日，一架直升機(jī)墜毀在紐約一棟大樓樓頂?shù)氖鹿试俅螁酒鹆讼绬T和紐約市民心對(duì)911恐怖襲擊的心理陰影。雖然此次事故顯然是飛行員在低能見(jiàn)度天氣下迷航所致，飛行員也是事故中唯一的遇難者，但此次事故無(wú)疑再次引發(fā)了對(duì)旋翼類飛行器在人口密集區(qū)飛行的潛在安全威脅的思考。電動(dòng)垂直起降飛行器能否達(dá)到足以讓質(zhì)疑者對(duì)安全性放心的性能標(biāo)準(zhǔn)？要知道在安全性和噪聲擾民這兩個(gè)問(wèn)題上是沒(méi)有妥協(xié)空間的。

在講話中，丹·埃爾威爾例舉了一個(gè)小型無(wú)人機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社區(qū)和社會(huì)產(chǎn)生重大改變的案例。南加利福尼亞州丘拉維斯塔市警局和紅杉市的無(wú)人機(jī)企業(yè)Cape Aerial Telepresence公司合作，用無(wú)人機(jī)協(xié)助警察從空中記錄出警現(xiàn)場(chǎng)和搜救失蹤人員。在此前的8個(gè)月里，他們?cè)?00次出警中出動(dòng)了無(wú)人機(jī)，其中67次實(shí)施了抓捕。在半數(shù)出動(dòng)中，無(wú)人機(jī)都是首先到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的，平均用時(shí)僅96s。同樣值得一提的是，在其中75次出警中，無(wú)人機(jī)即可完成任務(wù)，無(wú)需地面人員出警。

不僅是這一個(gè)案例，據(jù)《航空周刊&空間技術(shù)》報(bào)道，華盛頓州巡警現(xiàn)有111架四軸無(wú)人機(jī)，警察們將無(wú)人機(jī)放在巡邏車內(nèi)隨時(shí)攜帶，這可能是迄今為止擁有無(wú)人機(jī)數(shù)量最多的美國(guó)執(zhí)法機(jī)構(gòu)。巴德學(xué)院無(wú)人機(jī)研究中心2018年5月進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，599個(gè)美國(guó)執(zhí)法機(jī)構(gòu)已經(jīng)裝備了無(wú)人機(jī)。

當(dāng)?shù)ぁぐ柾栂騾?huì)者表示“我有強(qiáng)烈的預(yù)感，城市空中交通飛行器將帶來(lái)的改變不會(huì)比無(wú)人機(jī)產(chǎn)生的影響遜色，”時(shí)。這無(wú)疑強(qiáng)烈預(yù)示著這一領(lǐng)域的巨大發(fā)展?jié)摿?，現(xiàn)場(chǎng)參會(huì)者也這么認(rèn)為。

美國(guó)宇航局航空研究計(jì)劃署（ARMD）出資進(jìn)行了2項(xiàng)城市空中交通市場(chǎng)調(diào)研，涉及多個(gè)城市空中交通應(yīng)用領(lǐng)域，特別是空中出租車/城市機(jī)型、空中應(yīng)急救援、以及最后一千米包裹遞送。研究結(jié)論認(rèn)為，這些領(lǐng)域的應(yīng)用是可行和可盈利的。預(yù)計(jì)到2030年，城市空中交通業(yè)務(wù)將在15個(gè)城市落地，實(shí)現(xiàn)7.5億人次的年客運(yùn)量，最后一千米包裹遞送市場(chǎng)將達(dá)到每年5億個(gè)包裹的物流量。

航空航天業(yè)界巨頭企業(yè)對(duì)城市空中交通概念及其市場(chǎng)潛力是完全認(rèn)可的。波音公司的NeXT項(xiàng)目正在研發(fā)自動(dòng)駕駛和先進(jìn)推進(jìn)技術(shù)，將打造適用于未來(lái)城市、區(qū)域和洲際空中運(yùn)輸?shù)奈磥?lái)機(jī)型。2019年1月22日，波音的自動(dòng)駕駛載人飛行器進(jìn)行了首飛。2018年11月，波音和SparkCognition公司組建了新的合資企業(yè)SkyGrid，新合資公司將研發(fā)基于人工智能的動(dòng)態(tài)交通路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，這些技術(shù)將被用于多個(gè)領(lǐng)域，包括包裹遞送、工業(yè)巡檢和緊急救援。

在2018年的范堡羅航展上，羅爾斯·羅伊斯和阿斯頓馬丁公司宣布將共同研發(fā)新的城市空中交通飛行器。此外，空客在2018年5月組建了一個(gè)新的事業(yè)部從事這方面的業(yè)務(wù)，日本政府也宣布將投資4000萬(wàn)美元加速城市空中交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

與此同時(shí)，共享出行巨頭優(yōu)步公司也在牽頭研發(fā)用于空中共享出行的飛行器和技術(shù)，并計(jì)劃在2023年初步開(kāi)始商業(yè)運(yùn)營(yíng)。優(yōu)步及其合作伙伴計(jì)劃首先在達(dá)拉斯、洛杉磯和另一個(gè)尚未選定的外國(guó)城市首先開(kāi)始試運(yùn)營(yíng)。優(yōu)步的合作伙伴包括波音旗下的極光飛行科學(xué)、貝爾直升機(jī)、EmbraerX、卡里姆飛機(jī)公司和斯洛文尼亞的蝙蝠飛機(jī)公司，這些伙伴企業(yè)都在飛機(jī)制造領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗(yàn)。此外，優(yōu)步還在和美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室合作，進(jìn)行同軸同向螺旋槳技術(shù)的分析和研發(fā)工作。

此外，多個(gè)大學(xué)也在進(jìn)行旋翼飛行器空氣動(dòng)力學(xué)課題研究。佐治亞理工學(xué)院正在與優(yōu)步合作進(jìn)行系統(tǒng)安全分析和多項(xiàng)城市空中交通市場(chǎng)研究。得克薩斯州立大學(xué)奧斯丁分校在進(jìn)行同軸同向螺旋槳的研發(fā)、分析和測(cè)試。巴黎綜合理工學(xué)院在研究城市復(fù)合交通課題。大型商業(yè)地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商希爾伍德公司也在與優(yōu)步合作在得克薩斯州北部興建垂直起降場(chǎng)。

在本屆峰會(huì)上，Signature FlightSupport公司宣布正在與優(yōu)步合作。優(yōu)步城市空中交通事業(yè)部（ Uber Elevate）主管埃里克·阿里森（ Eric A…son）表示：“高效、安全的垂直起降場(chǎng)是我們商業(yè)模式中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，我們與Signature Flight Support公司的合作將實(shí)現(xiàn)乘客從抵達(dá)垂直起降場(chǎng)的那一刻起到飛行器起飛之間的無(wú)縫化服務(wù)體驗(yàn)?！?/p>

管理情況

優(yōu)步與美國(guó)宇航局簽訂了一項(xiàng)合作協(xié)議，后者將研發(fā)一套無(wú)人機(jī)交通管理系統(tǒng)。按需服務(wù)的城市空中交通業(yè)務(wù)的成功和最優(yōu)化運(yùn)營(yíng)將意味著大量飛行器同時(shí)在城市空域低空飛行，因此空中交通管理是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為應(yīng)對(duì)這一復(fù)雜性驟升的空管問(wèn)題，必須研發(fā)新的空中交通管理系統(tǒng)。當(dāng)前的空中交通管理系統(tǒng)依賴的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）系統(tǒng)適用于相對(duì)低密度的空管應(yīng)用，未來(lái)復(fù)雜的城市空中交通場(chǎng)景必須有更全面的低空空域管理解決方案。

丹·埃爾威爾表示，美國(guó)聯(lián)邦航空局和美國(guó)宇航局今年將合作舉辦“無(wú)人機(jī)大挑戰(zhàn)”比賽，目的是“匯集政府和企業(yè)界的優(yōu)秀創(chuàng)意，對(duì)精心設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，對(duì)各種飛行器和空管系統(tǒng)的協(xié)同配合效果進(jìn)行檢驗(yàn)?！钡ぁぐ柾柋硎颈荣惖哪康氖堑涂崭呙芏瓤沼蚬芾怼！巴ㄟ^(guò)類似網(wǎng)絡(luò)服務(wù)請(qǐng)求的系統(tǒng)，能夠?qū)θ纸煌_突進(jìn)行解決，同時(shí)允許無(wú)人機(jī)和載人電動(dòng)垂直起降飛行器在各種天氣情況下，基于類似目視飛行規(guī)則（VFR）的規(guī)則自行處理任何潛在的局部交通沖突?！?/p>

要充分發(fā)揮城市低空空域高密度空中交通管理系統(tǒng)的潛力，3個(gè)方面的技術(shù)研發(fā)必不可少，分別是：高密度非語(yǔ)音空管交互技術(shù);解決與載人通航飛機(jī)的交匯干涉問(wèn)題的類似UTM系統(tǒng)的技術(shù);以及在城市機(jī)場(chǎng)周邊進(jìn)出場(chǎng)航道空域、無(wú)縫化解決電動(dòng)垂直起降載人飛行器和無(wú)人機(jī)與民航飛機(jī)的交匯干涉問(wèn)題的技術(shù)。

大洛杉磯地區(qū)的空域類型包括B級(jí)、C級(jí)和D級(jí)空域。據(jù)報(bào)道，“這些空管覆蓋空域大多利用率很低，麻省理工學(xué)院進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，民航飛機(jī)只使用了其中5%的空域面積?！边@些數(shù)據(jù)表明，樞紐機(jī)場(chǎng)允許民航空管覆蓋之外的飛行器借道通行是可行的，例如在當(dāng)?shù)睾苡忻膹穆迳即墖?guó)際機(jī)場(chǎng)（ KLAX）上空經(jīng)過(guò)的目視飛行規(guī)則空中走廊就是這種模式。這種空管方法將使用動(dòng)態(tài)資源分配取代固定的空域邊界。

噪聲問(wèn)題

城市空中交通要發(fā)展壯大，市民的認(rèn)可和接受是必不可少的，飛行器噪聲是其中的一個(gè)重要影響因素。對(duì)電動(dòng)垂直起降飛行器的負(fù)面看法之一源自許多社區(qū)居民過(guò)去曾飽受直升機(jī)噪聲擾民的困擾。電動(dòng)垂直起降飛行器要盡量與直升機(jī)刺耳的高分貝噪聲制造者形象劃清界限，尤其是懸停和起降階段的噪聲問(wèn)題。正如后文將談到的，電動(dòng)垂直起降飛行器將能夠從設(shè)計(jì)上解決噪聲擾民問(wèn)題。

在此前的一項(xiàng)關(guān)于倫敦直升機(jī)機(jī)場(chǎng)的研究中，作者研究了倫敦市政府用來(lái)管理直升機(jī)噪聲擾民問(wèn)題的一套官方噪聲擾民反饋系統(tǒng)收集的市民意見(jiàn)，其中涉及倫敦直升機(jī)機(jī)場(chǎng)的意見(jiàn)反饋就有幾百起。市民特別惱怒的是在夜深人靜的時(shí)候被直升機(jī)噪聲吵醒。在洛杉磯盆地，居民對(duì)于美國(guó)聯(lián)邦航空局不能有效解決直升機(jī)噪聲擾民問(wèn)題很憤怒，和紐約地區(qū)的居民一樣，他們已經(jīng)把這個(gè)問(wèn)題提到了國(guó)會(huì)層面尋求解決。

要讓市民接受規(guī)模龐大的電動(dòng)垂直起降飛行器在城市空域飛行，飛行器的噪聲水平需要做到基本融入城市背景噪聲。優(yōu)步對(duì)此的要求一直是產(chǎn)生的噪聲不能高于中型卡車通過(guò)居民區(qū)的噪聲（15m距離上75 - 80dB）。在此前發(fā)布的一份白皮書(shū)中，優(yōu)步設(shè)定的目標(biāo)是當(dāng)飛行器在75m高度飛行時(shí)，地面噪聲水平不超過(guò)67dB，相當(dāng)于7.5m外一輛豐田普銳斯汽車以56km的時(shí)速駛過(guò)產(chǎn)生的噪聲。在白皮書(shū)中，優(yōu)步特別強(qiáng)調(diào)了這個(gè)噪聲目標(biāo)的重要性，要求對(duì)區(qū)域長(zhǎng)期平均晝夜噪聲水平（DNL）的增加值控制在1dB以內(nèi)，1dB是人類能感知的最低音量變化值。

麥克·赫斯徹伯格（MikeHirschberg）是垂直飛行協(xié)會(huì)（前身是美國(guó)直升機(jī)協(xié)會(huì)）執(zhí)行理事，他介紹了一些能夠幫助電動(dòng)垂直起降飛行器達(dá)到這一噪聲指標(biāo)的設(shè)計(jì)。首先是槳葉數(shù)量。槳葉數(shù)量越多噪聲越小，原因是降低了單片槳葉的載荷。第二是電動(dòng)垂直起降飛行器的平均重量預(yù)計(jì)將遠(yuǎn)低于常規(guī)直升機(jī)。

此外，槳尖線速度對(duì)噪聲水平的影響很大。槳尖線速度越高噪聲越大。噪聲正比于槳尖線速度的5-6次方，槳尖線速度提高1.5倍，噪聲水平將增大8-12倍。電動(dòng)垂直起降飛行器的槳尖線速度可以做到常規(guī)直升機(jī)的約一半而不會(huì)出現(xiàn)槳葉失速問(wèn)題。

另一個(gè)噪聲來(lái)源是飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)。直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的噪聲水平與槳葉產(chǎn)生的噪聲水平相當(dāng)，而且是一種獨(dú)特的高頻噪聲，這更進(jìn)一步加重了噪聲影響。而電動(dòng)垂直起降飛行器和無(wú)人機(jī)的電推進(jìn)技術(shù)將是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵，包括發(fā)動(dòng)機(jī)和推力系統(tǒng)兩方面。電動(dòng)機(jī)比要吸入和排出大量氣體的發(fā)動(dòng)機(jī)安靜得多。電機(jī)取代發(fā)動(dòng)機(jī)能極大降低噪聲水平。

此外，直升機(jī)尾槳產(chǎn)生的噪聲非常刺耳，尾槳的轉(zhuǎn)速比主槳高幾倍，其噪聲頻率恰好位于人耳最敏感的頻率范圍。迄今為止，絕大部分電動(dòng)垂直起降飛行器都沒(méi)有采用傳統(tǒng)直升機(jī)的氣動(dòng)布局，當(dāng)然也就不會(huì)有尾槳這部分噪聲。

基礎(chǔ)設(shè)施不足

在諸多阻礙在城市區(qū)域部署電動(dòng)垂直起降飛行器的因素當(dāng)中，缺乏足夠的運(yùn)營(yíng)基地建設(shè)地點(diǎn)是其中之一。要支持大規(guī)模商業(yè)運(yùn)營(yíng)，大多數(shù)城市都沒(méi)有足夠的垂直起降場(chǎng)。少數(shù)城市有較多直升機(jī)起降場(chǎng)，或許可以分配一部分服務(wù)容量給電動(dòng)垂直起降飛行器，但前提是位于合適的地址，還要靠近居住區(qū)而且有安裝充電設(shè)施的空間。

興建此類航空基礎(chǔ)設(shè)施的成本將比建造道路、橋隧和輕軌系統(tǒng)低得多。除現(xiàn)有的直升機(jī)起降場(chǎng)外，擬議中的電動(dòng)垂直起降飛行器起降場(chǎng)選址包括停車樓樓頂、甚至高速公路立交橋的綠化帶。洛杉磯市區(qū)有40個(gè)位于高樓樓頂?shù)闹鄙龣C(jī)起降場(chǎng)，美國(guó)聯(lián)邦航空局的數(shù)據(jù)是，整個(gè)洛杉磯盆地有138個(gè)直升機(jī)起降場(chǎng)。像舊金山這樣的城市也有很多高樓樓頂建有直升機(jī)起降場(chǎng)，但由于噪聲擾民等問(wèn)題，其使用受到很大限制。

在美國(guó)宇航局的一項(xiàng)研究中，曾考慮在舊金山使用水上垂直起降平臺(tái)來(lái)解決噪聲擾民以及對(duì)地面的威脅和在高樓林立的市區(qū)飛行的安全問(wèn)題。另一個(gè)同樣是美國(guó)宇航局提出的新奇的解決方案是利用硅谷的高速公路立交橋的綠化帶建設(shè)垂直起降場(chǎng)。典型的高速公路立交橋中央綠化帶直徑約70m，相比之下，美國(guó)聯(lián)邦航空局對(duì)直升機(jī)起降場(chǎng)尺寸的指導(dǎo)意見(jiàn)是停機(jī)坪直徑15m，最后進(jìn)場(chǎng)和著陸區(qū)域直徑35m，公眾安全區(qū)域直徑60m。飛機(jī)進(jìn)出場(chǎng)航線可以設(shè)置在現(xiàn)有高速公路上方，這樣就避免了從附近居民區(qū)上空經(jīng)過(guò)。理論上來(lái)說(shuō)，高速公路車流的背景噪聲將能夠掩蓋飛行器的噪聲，解決噪聲擾民問(wèn)題。

革命性設(shè)計(jì)

直升機(jī)是跟電動(dòng)垂直起降飛行器最接近的，公眾對(duì)直升機(jī)的印象是昂貴、噪聲巨大、結(jié)構(gòu)和操縱復(fù)雜以及使用效率太低無(wú)法用于大規(guī)模城市交通服務(wù)。所以，直升機(jī)的需求量并不大，從而導(dǎo)致產(chǎn)量也不大，進(jìn)而導(dǎo)致單價(jià)高。相比之下，電動(dòng)垂直起降飛行器更簡(jiǎn)單、小型化、安靜，很快將以成百上千的數(shù)量投入使用，從而將價(jià)格降低到普通消費(fèi)者可承受的水平。

目前，在美國(guó)和其它國(guó)家，許多公司在測(cè)試各種新的電動(dòng)垂直起降飛行器概念設(shè)計(jì)。丹·埃爾威爾表示，“這些創(chuàng)新是航空航天業(yè)界自萊特兄弟以來(lái)最令人激動(dòng)的創(chuàng)新和發(fā)展之一”。

以下我們將介紹這些創(chuàng)新中的一些典型案例，首先是分布式電推進(jìn)（DEP）技術(shù)。

分布式電推進(jìn)技術(shù)使用多個(gè)電機(jī)，通常至少是6個(gè)，控制器和電池組都有一倍的冗余，從而解決了常規(guī)飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)失效的災(zāi)難性故障問(wèn)題。垂直飛行協(xié)會(huì)執(zhí)行理事麥克·赫斯徹伯格表示，分布式電推進(jìn)用電線取代了容易出問(wèn)題的傳動(dòng)軸，帶來(lái)了極大的設(shè)計(jì)靈活性。電動(dòng)垂直起降飛行器和無(wú)人機(jī)的單個(gè)電機(jī)故障只會(huì)稍微影響飛行速度或爬升性能，不會(huì)影響到飛行安全。通過(guò)避免使用大直徑螺旋槳，分布式電推進(jìn)飛行器也更容易安裝彈道降落傘系統(tǒng)。

分布式電推進(jìn)技術(shù)提供的不僅是安全冗余，還有額外的控制可靠性，單獨(dú)的任何一個(gè)推進(jìn)器失效都不構(gòu)成重大安全威脅，可以從容地降落，也更利于在強(qiáng)風(fēng)或陣風(fēng)條件下飛行，在高樓林立氣流混亂的城市區(qū)域尤其如此。

電機(jī)在過(guò)熱之前通?？梢栽?～2min的時(shí)間里提供額定最大功率1.5倍的功率輸出。這一能力在電機(jī)故障的緊急降落條件下非常有用。對(duì)于采用分布式電推進(jìn)技術(shù)、有6個(gè)電推進(jìn)器的電動(dòng)垂直起降飛行器，單個(gè)電機(jī)失效會(huì)導(dǎo)致總推力降低17%，此時(shí)其它電機(jī)可以提高輸出功率維持飛行所需的動(dòng)力。雖然直升機(jī)具備自旋降落能力，但如果在城市空域低空遭遇發(fā)動(dòng)機(jī)故障，自旋降落將變得非常困難，因?yàn)樽孕德鋾r(shí)直升機(jī)的滑翔比有限，必須在很短的距離上在建筑物密布的城市地形選定降落點(diǎn)。

直升機(jī)在接近垂直下降的飛行狀態(tài)下有一個(gè)固有的問(wèn)題就是容易陷入危險(xiǎn)的渦環(huán)流狀態(tài)。相比之下，由于下洗氣流速度更高，電動(dòng)垂直起降飛行器和無(wú)人機(jī)能夠以更高的下沉率下降，多個(gè)螺旋槳的分布式設(shè)計(jì)也有助于避免陷入渦環(huán)流狀態(tài)。

電推進(jìn)技術(shù)有許多特別適合電動(dòng)垂直起降飛行器和無(wú)人機(jī)的特性。當(dāng)前電池技術(shù)的比能量密度不足以支持遠(yuǎn)程通勤應(yīng)用，充電速度也無(wú)法滿足空中共享出行的高頻率快充要求。同時(shí)，電動(dòng)垂直起降飛行器將配備容量很大的電池組，典型的4座飛行器通常會(huì)配備140kWh的電池組。如果起降場(chǎng)配備高壓快充基礎(chǔ)設(shè)施，就可以利用上下客的短暫停留給飛行器充電，從而擴(kuò)展航程和任務(wù)頻率。值得一提的是，美國(guó)能源部的“電池500計(jì)劃”在未來(lái)5年內(nèi)將投資5000萬(wàn)美元用于研發(fā)能量密度500Wh/kg的電池和大功率充電技術(shù)。

監(jiān)管認(rèn)證

在他的講話中，丹·埃爾威爾強(qiáng)調(diào)了監(jiān)管認(rèn)證流程對(duì)確保飛行安全的重要性。他說(shuō)：“在大家眼中看到的是城市空中交通的美好畫(huà)卷，但在我眼中，我看到的是汽車那么大的旋翼類飛行器在人們頭頂飛行。這是最大的挑戰(zhàn)，航空航天業(yè)界的絕妙創(chuàng)意和日新月異的技術(shù)是我們樂(lè)見(jiàn)的，作為監(jiān)管部門，改變世界的創(chuàng)新是我們希望看到的，但前提是必須能夠確保在城市空域安全飛行。”

丹·埃爾威爾說(shuō)：“基于性能的規(guī)定最終將成為城市空中交通飛行器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。對(duì)于需要獲得認(rèn)證的企業(yè)，我們從傳統(tǒng)的監(jiān)管框架開(kāi)始，逐漸過(guò)渡到以使用場(chǎng)景為最重要考量因素的認(rèn)證方式。在適用現(xiàn)有認(rèn)證規(guī)則的地方適用現(xiàn)有規(guī)則，在沒(méi)有現(xiàn)有規(guī)則的時(shí)候就制定新的規(guī)則?！?/p>

2019年7月，歐洲航空安全局（EASA）發(fā)布了針對(duì)混合電動(dòng)飛行器和電動(dòng)垂直起降飛行器安全認(rèn)證的第一部分內(nèi)容。歐洲航空安全局執(zhí)行理事帕特里克.Ky（Patrick Ky）宣布：“我們正在積極與航空航天業(yè)界合作制定恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)要求，確保這一新技術(shù)能以安全和對(duì)環(huán)境友好的形態(tài)服務(wù)社會(huì)。適用于這些新概念飛行器的適航性認(rèn)證的通用標(biāo)準(zhǔn)的確立，將有利于歐洲市場(chǎng)的公平競(jìng)爭(zhēng)，也有利于對(duì)未來(lái)的企業(yè)和投資者明確了解監(jiān)管環(huán)境?！?/p>

正如已經(jīng)驗(yàn)證過(guò)的那樣，電動(dòng)垂直起降飛行器將根據(jù)修訂后的聯(lián)邦航空局監(jiān)管條例（FAR）第14部第135部分中更嚴(yán)格的要求進(jìn)行制造、飛行和維護(hù)。至少在自動(dòng)駕駛技術(shù)更成熟以前，其中大多數(shù)飛行活動(dòng)將首先由持商照的飛行員駕駛。這些飛行員必須符合更高等級(jí)的訓(xùn)練、經(jīng)驗(yàn)、飛行復(fù)測(cè)和身體條件要求。隨著電動(dòng)垂直起降飛行器按需服務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)飛行員的需求量也將擴(kuò)大，這將進(jìn)一步加劇商照飛行員緊缺的現(xiàn)狀。目視飛行（VFR腰求至少500飛行小時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，儀表飛行（ IFR）要求至少1200飛行小時(shí)的經(jīng)驗(yàn)。

“先學(xué)會(huì)爬、在學(xué)走和跑”的發(fā)展哲理

丹·埃爾威爾給電動(dòng)垂直起降飛行器商業(yè)運(yùn)營(yíng)提供了寬松的進(jìn)度安排，他告訴現(xiàn)場(chǎng)與會(huì)者說(shuō)：“讓我們首先從蹣跚學(xué)步開(kāi)始，首先在非人口稠密區(qū)開(kāi)展低風(fēng)險(xiǎn)業(yè)務(wù)，采集數(shù)據(jù)并評(píng)估安全性。當(dāng)我們準(zhǔn)備好之后，再逐漸系統(tǒng)性地過(guò)渡到在人口稠密區(qū)開(kāi)展半自主化飛行服務(wù)，當(dāng)自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟的時(shí)候，最終目標(biāo)將是在繁忙的城市空域讓飛行器完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛?！?/p>

這個(gè)時(shí)間進(jìn)度和積累經(jīng)驗(yàn)的過(guò)程讓用戶和監(jiān)管部門能夠更了解這一新技術(shù)，通過(guò)對(duì)采集的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，判斷自動(dòng)駕駛是否能提供更高的安全性。一旦分析表明自動(dòng)駕駛的電動(dòng)垂直起降飛行器是一種更安全的飛行方式，它們將獲得在城市空域運(yùn)營(yíng)的許可。

美國(guó)宇航局和聯(lián)邦航空局正在積極與業(yè)界企業(yè)、聯(lián)邦機(jī)構(gòu)、私人投資者、專業(yè)組織、大學(xué)和國(guó)際航空組織合作，分析研究空中按需出行業(yè)務(wù)面臨的阻礙。私營(yíng)企業(yè)需要投入資金發(fā)展相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，這對(duì)于消費(fèi)者、社區(qū)和可持續(xù)發(fā)展很重要。同樣重要的是，運(yùn)營(yíng)企業(yè)必須與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)以及地方、州和國(guó)家政府機(jī)構(gòu)積極交流，打消他們對(duì)噪聲、安全和隱私問(wèn)題的憂慮。