格雷厄姆·沃里克（華盛頓）

城市空中運(yùn)輸越來(lái)越接近現(xiàn)實(shí)，多家制造商正在開展電動(dòng)垂直起降飛行器原型機(jī)適航審定并制定擴(kuò)大生產(chǎn)的計(jì)劃，相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)不斷落實(shí)適航審定法規(guī)制定和空域管理，社區(qū)也在參與和學(xué)習(xí)新觀念。

市場(chǎng)一直在變化，先進(jìn)空中運(yùn)輸（AAM）生態(tài)系統(tǒng)具有更廣泛的內(nèi)涵，將電動(dòng)垂直起降（eVTOL）、電動(dòng)短距起降（eSTOL）以及電動(dòng)常規(guī)起降（eCTOL）有人機(jī)和無(wú)人機(jī)及其創(chuàng)新技術(shù)，應(yīng)用于城市、農(nóng)村和區(qū)域運(yùn)輸。城市空中運(yùn)輸現(xiàn)在被視為先進(jìn)空中運(yùn)輸生態(tài)系統(tǒng)的一部分。

新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情或許使空中出租飛車的熱度降溫，但并未消減新興城市空中運(yùn)輸行業(yè)的熱情。各型電動(dòng)垂直起降飛行器測(cè)試正在加快步伐，首批型號(hào)適航審定和商業(yè)交付可能在未來(lái)三年內(nèi)完成。

由于新冠肺炎疫情使經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷，引發(fā)企業(yè)融資困難，電動(dòng)垂直起降飛行器行業(yè)已開始分化出第一波和第二波企業(yè)，第一波是行業(yè)引領(lǐng)者，在新冠肺炎疫情來(lái)襲時(shí)，其資金已到位，而第二波是追隨者，仍在尋找資金或觀望市場(chǎng)如何發(fā)展。

隨著原型機(jī)適航審定陸續(xù)展開，第一波公司正在充實(shí)其商業(yè)計(jì)劃，但這些計(jì)劃并非全部聚焦于城際城市空中運(yùn)輸項(xiàng)目，還涉及城際航班、醫(yī)療物資運(yùn)送、無(wú)人物流、應(yīng)急救援和軍事任務(wù)等新興市場(chǎng)。

圖1 先進(jìn)空中運(yùn)輸生態(tài)系統(tǒng)具有更廣泛的內(nèi)涵。

電動(dòng)垂直起降飛行器概況

根據(jù)《航空周刊》對(duì)垂直飛行協(xié)會(huì)電動(dòng)垂直起降概念機(jī)目錄的分析，截至2020年8月初，已有近130個(gè)商業(yè)項(xiàng)目啟動(dòng)，該數(shù)字并未包含學(xué)術(shù)和業(yè)余等項(xiàng)目的非商業(yè)概念機(jī)。

哪款電動(dòng)垂直起降飛行器會(huì)勝出

由于技術(shù)尚不成熟，電動(dòng)垂直起降飛行器市場(chǎng)尚未確定任何優(yōu)選構(gòu)型，多旋翼無(wú)人機(jī)仍然是最受歡迎的構(gòu)型。但業(yè)界正在普及更高效的飛行器，如采用旋翼與固定翼相結(jié)合的布局設(shè)計(jì)，以提供垂直起降功能，并獲得巡航速度和航程。

各型飛行器測(cè)試正在進(jìn)行

喬比航空推進(jìn)飛機(jī)測(cè)試

2019年底，喬比航空成為首家承諾運(yùn)營(yíng)飛機(jī)的電動(dòng)垂直起降飛機(jī)開發(fā)商，以支持優(yōu)步公司“提升”（Elevate）空中乘機(jī)共享方案。優(yōu)步原計(jì)劃在2023年推出首次商業(yè)服務(wù)，但據(jù)稱因新冠疫情將推遲約6個(gè)月，少量空中出租飛車可能會(huì)于2024年初在個(gè)別城市投入運(yùn)營(yíng)，這一時(shí)間窗口得到不止一家電動(dòng)垂直起降飛行器開發(fā)商支持。

表1 電動(dòng)垂直起降飛行器行業(yè)有多少玩家？

圖2 電動(dòng)垂直起降飛行器主要構(gòu)型。

2020年1月，喬比航空宣布獲得5.9億美元C輪融資，由汽車制造商豐田（Toyota）領(lǐng)投，至此該公司融資總額達(dá)到7.2億美元。

電動(dòng)垂直起降飛行器市場(chǎng)領(lǐng)軍企業(yè)喬比航空總部位于美國(guó)加州圣克魯斯（Santa Cruz）縣，邦尼杜恩（Bonny Doon）小鎮(zhèn)在圣克魯斯西北部，2020年7月該公司認(rèn)證原型機(jī)從邦尼杜恩（Bonny Doon）小鎮(zhèn)一個(gè)廢棄采石場(chǎng)，由直升機(jī)空運(yùn)到舊金山南部的美國(guó)陸軍亨特利格特堡（Fort Hunter Liggett）基地，并在該基地管制空域進(jìn)行擴(kuò)展飛行測(cè)試。

喬比航空計(jì)劃在2023年之前獲得美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）第23部全電動(dòng)垂直起降傾轉(zhuǎn)旋翼飛機(jī)適航審定。目前這架有人駕駛飛機(jī)一次充電后，可載運(yùn)四名乘客，以322km/h的飛行速度能飛行241km。喬比航空還將依據(jù)美國(guó)聯(lián)邦航空管理局第135部進(jìn)行適航審定，成為該型飛機(jī)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)商。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）計(jì)劃在2021年春季與喬比航空開展飛行測(cè)試，這是美國(guó)國(guó)家航空航天局先進(jìn)空中運(yùn)輸全國(guó)競(jìng)賽（National Campaign）的啟動(dòng)階段。第一屆全國(guó)競(jìng)賽（NC-1）將在2022年之前舉辦，全國(guó)競(jìng)賽開發(fā)測(cè)試活動(dòng)將在加州美國(guó)國(guó)家航空航天局阿姆斯特朗飛行研究中心舉行。

全國(guó)競(jìng)賽系列活動(dòng)旨在將電動(dòng)垂直起降飛行器、空域服務(wù)商和機(jī)場(chǎng)集成于一體，在運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景開展集成演示，以支持先進(jìn)空中運(yùn)輸需求和系統(tǒng)開發(fā)，這是安全擴(kuò)大商業(yè)運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。

貝塔公司持續(xù)開展測(cè)試

2020年6月，貝塔（Beta）技術(shù)公司（下稱貝塔公司）工程原型機(jī)從佛蒙特州伯靈頓的基地，由直升機(jī)空運(yùn)到紐約普拉茨堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)，途中曾飛越尚普蘭湖，最后到達(dá)尚普蘭湖和原戰(zhàn)略空軍司令部轟炸機(jī)基地，開始擴(kuò)展飛行測(cè)試，貝塔正在設(shè)計(jì)認(rèn)證原型機(jī)。

貝塔公司創(chuàng)始人凱爾·克拉克（Kyle Clark）2020年7月接受佛蒙特公共廣播電臺(tái)（Vermont Public Radio，VPR）采訪時(shí)表示，貝塔公司是業(yè)內(nèi)唯一一家接到商業(yè)訂單的公司，已獲得聯(lián)合治療（United Therapeutics）公司的啟動(dòng)資助，并開發(fā)“阿利亞”（Alia）電動(dòng)垂直起降飛行器，最初用途是運(yùn)送移植器官，下一個(gè)任務(wù)目標(biāo)是貨運(yùn)，但開展空中出租飛車的飛行還很遙遠(yuǎn)。

“阿利亞”電動(dòng)垂直起降飛行器具有升力加巡航功能，可以容納6人，重量為2724kg，航程463km，一次充電后可攜帶兩名乘客和一個(gè)醫(yī)療任務(wù)載荷，該醫(yī)療任務(wù)載荷放置在一個(gè)獨(dú)立的載荷艙。

2020年5月，貝塔公司和喬比航空成為第一批進(jìn)入美國(guó)空軍“敏捷至上”項(xiàng)目“初始能力開放”第三階段的電動(dòng)垂直起降飛行器開發(fā)商?！懊艚葜辽稀表?xiàng)目旨在加快開發(fā)商獲得美國(guó)聯(lián)邦航空管理局適航審定的進(jìn)程，并確定國(guó)防部早期采購(gòu)機(jī)會(huì)，進(jìn)而幫助開發(fā)商啟動(dòng)生產(chǎn)。

在第三階段，貝塔和喬比航空將提供飛行模擬器和測(cè)試數(shù)據(jù)，使空軍了解其電動(dòng)垂直起降飛行器的能力和潛在任務(wù)，從而獲得簽訂原型機(jī)和飛行器生產(chǎn)合同的機(jī)會(huì)。貝塔公司的目標(biāo)是，2020年交付模擬器，2023年交付飛行器。

沃洛考普特力推“沃洛城市”

在德國(guó)，2017年沃洛考普特（Volocopter）曾在迪拜進(jìn)行了原型機(jī)無(wú)人演示，2019年9月在德國(guó)斯圖加特梅賽德斯-奔馳博物館開展電動(dòng)垂直起降多旋翼飛行器首次城市公開演示，據(jù)悉戴姆勒公司是該博物館的其中一家投資商，2019年10月該公司與英國(guó)天空港（Skyports）合作，在新加坡濱海灣一個(gè)浮船塢上展示了垂直起降機(jī)場(chǎng)原型設(shè)施。

按照2022年開始飛行的計(jì)劃，該公司正在繼續(xù)試飛其預(yù)備系列產(chǎn)品中的2X原型機(jī)，并計(jì)劃2022年底與歐洲航空安全局（EASA）共同開展生產(chǎn)型“沃洛城市”（VoloCity）飛行器適航審定。這款電動(dòng)垂直起降多旋翼飛行器可搭載兩名乘客，重量901kg，飛行速度109km/h，最大航程35km。

當(dāng)該架飛行器完成初始試飛后，將由沃洛考普特開展品牌服務(wù)運(yùn)營(yíng)，該公司目前已融資1.44億美元，一直在與法蘭克福機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商法蘭克福機(jī)場(chǎng)集團(tuán)（Fraport），就基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營(yíng)開展合作，計(jì)劃先提供城際空中出租飛車和機(jī)場(chǎng)接送服務(wù)。

圖3 貝塔公司“阿利亞”的最初用途是運(yùn)送移植器官。

圖4 沃洛考普特正在測(cè)試2X原型機(jī)。

圖5 天空港與沃洛考普特將合作建造一個(gè)移動(dòng)式垂直起降機(jī)場(chǎng)。

圖6 百合花期待其飛行器能為城市中心與高速運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)提供運(yùn)輸服務(wù)。

圖7 在新西蘭進(jìn)行乘客試飛前，威斯克已恢復(fù)“可拉”飛行測(cè)試。

百合花在行動(dòng)

德國(guó)電動(dòng)垂直起降飛行器開發(fā)商百合花（Lilium）公司也計(jì)劃從2025年開始運(yùn)營(yíng)品牌服務(wù)，但目標(biāo)市場(chǎng)有所不同。百合花的目標(biāo)是，為城市中心與高速運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)之間的運(yùn)輸提供服務(wù)，該公司認(rèn)為在城市中運(yùn)營(yíng)對(duì)節(jié)省時(shí)間意義不大，也沒有足夠的空間供飛行器垂直起降。首席執(zhí)行官丹尼爾·維根德（Daniel Wiegand ）甚至稱城際運(yùn)營(yíng)也不可取。

根據(jù)所選市場(chǎng)模式，百合花為其垂直起降涵道風(fēng)扇飛行器設(shè)定了很高的性能目標(biāo)。這種5座飛行器設(shè)計(jì)飛行速度為297km/h，可將旅客運(yùn)送到盡可能遠(yuǎn)的城市，并以足夠快的飛行速度創(chuàng)造時(shí)間增益。百合花認(rèn)為，它的產(chǎn)品能以低于高速鐵路的運(yùn)營(yíng)成本，為城市中心提供空中運(yùn)輸服務(wù)。

維根德承認(rèn)，全電動(dòng)飛行器的飛行速度可能不會(huì)在一開始就達(dá)到300km/h的目標(biāo)，但預(yù)計(jì)隨著技術(shù)的成熟，每?jī)芍寥暌淮蔚碾姵厣?jí)將帶來(lái)顯著的產(chǎn)品改進(jìn)。他表示，若使商業(yè)案例正常運(yùn)營(yíng)，在投入使用時(shí)，飛行速度必須至少達(dá)到149～179km/h，百合花能輕松突破這項(xiàng)技術(shù)瓶頸。

百合花第一架飛行器在2019年啟動(dòng)飛行后，在更換電池時(shí)因發(fā)生地面火災(zāi)而受損，目前正準(zhǔn)備測(cè)試第二架全尺寸技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，預(yù)計(jì)2022年底或2023年初，當(dāng)認(rèn)證原型機(jī)接近系列標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將開展首次飛行。

威斯克開發(fā)自主飛行器

盡管大多數(shù)第一波電動(dòng)垂直起降飛行器公司都在開發(fā)有人駕駛空中出租飛車，至少在進(jìn)行最初階段的試點(diǎn)，以簡(jiǎn)化監(jiān)管審批。

波音和小鷹航空（Kitty Hawk）的合資企業(yè)威斯克（Wisk）公司已經(jīng)走上自動(dòng)駕駛飛行器的開發(fā)之路。為獲得新西蘭民航局批準(zhǔn)，威斯克正在努力開展“可拉”（Cora）雙座、電動(dòng)垂直起降自動(dòng)駕駛飛行器的載客試驗(yàn)，該機(jī)將在預(yù)設(shè)航空旅游航線進(jìn)行商業(yè)飛行，以了解乘客如何與自動(dòng)駕駛飛行器交互。

目前，“可拉”最大起飛重量1271kg，航程約40km，其中包含備用航程。首席執(zhí)行官加里·吉辛（Gary Gysin）表示，這架全電動(dòng)飛行器具有半自主性，可在地面控制站操控員控制下，按預(yù)設(shè)航線飛行。威斯克正在開發(fā)更高等級(jí)的自主技術(shù)及產(chǎn)品，包括防撞系統(tǒng)和飛行中更改航線。當(dāng)“可拉”擁有更高等級(jí)的自主性，在美國(guó)擁擠的城市上空提供城市空中運(yùn)輸服務(wù)時(shí)，一位地面操控員能控制多架“可拉”飛行。

吉辛稱，最初的客運(yùn)航班將由威斯克新西蘭子公司在非常封閉的環(huán)境中運(yùn)營(yíng)，這意味“可拉”無(wú)人機(jī)將在新西蘭南島的一個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)飛行，這是一條非常規(guī)航線，有預(yù)先確定的緊急降落點(diǎn)。他將這個(gè)運(yùn)行過(guò)程描述為“爬行-行走-奔跑”中的爬行階段，這種方法將能使威斯克公司飛行器最終在美國(guó)各大城市上空運(yùn)營(yíng)。

威斯克在設(shè)計(jì)第五代電動(dòng)垂直起降飛行器時(shí)，同時(shí)升級(jí)了“可拉”性能，希望其在新西蘭獲得適航證。盡管新西蘭的適航審定程序與美國(guó)不同，但非常嚴(yán)格，這促使威斯克改進(jìn)內(nèi)部業(yè)務(wù)運(yùn)作和需要獲得適航證的所有文件，也將是威斯克與美國(guó)聯(lián)邦航空管理局合作的第一步。

谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人拉里·佩奇（Larry Page）和塞巴斯蒂安·特倫（Sebastian Thrun）創(chuàng)立小鷹航空時(shí)開發(fā)了三個(gè)項(xiàng)目，“可拉”是其中之一，后者曾領(lǐng)導(dǎo)谷歌自動(dòng)駕駛汽車團(tuán)隊(duì)。

第一個(gè)項(xiàng)目是“飛行者”（Flyer）單座、超輕型休閑娛樂飛行器，該機(jī)是一種性能較低的載人型無(wú)人機(jī)。2020年6月該項(xiàng)目被終止，終止前小鷹航空已制造出100多架該型飛行器；

第二個(gè)項(xiàng)目便是“可拉”，現(xiàn)在被轉(zhuǎn)到威斯克；

第三個(gè)項(xiàng)目是“海維賽德”（Heaviside）高性能單座、電動(dòng)垂直起降飛行器，用于單人次空中運(yùn)輸，目前正在進(jìn)行飛行測(cè)試。這型飛行器前置水平機(jī)翼和前掠翼共安裝有8個(gè)傾轉(zhuǎn)旋翼。小鷹航空已制造出大約10架原型機(jī)，用于飛行測(cè)試，出于安全考慮，最初設(shè)計(jì)成無(wú)人機(jī)，目標(biāo)是三年內(nèi)獲得美國(guó)聯(lián)邦航空管理局第23部型號(hào)適航證。

“海維賽德”以273～289km/h的速度能飛行193km，加上10%的備用航程。在離地366m的高度以巡航模式飛行時(shí)，噪音只有35dB。當(dāng)飛行速度為193km/h時(shí)，能耗是65Wh/km，而特斯拉Model 3電動(dòng)汽車以97km/h速度行駛時(shí)，能耗卻是186Wh/km。

“海維賽德”的飛行速度更快、運(yùn)營(yíng)高效且易于飛行，瞄準(zhǔn)短程運(yùn)輸、應(yīng)急救援和軍事市場(chǎng)。小鷹航空創(chuàng)始人特倫認(rèn)為，“海維賽德”并不是一種可能取代直升機(jī)的新平臺(tái)，很可能是替代汽車的飛行器。

雖然現(xiàn)在很多商業(yè)項(xiàng)目都在開發(fā)5座飛行器，而5座確實(shí)有其實(shí)用價(jià)值，但單座將變得更加通用，這兩種觀點(diǎn)目前還在公開辯論中。

隨著市場(chǎng)發(fā)展，第一波浪潮的領(lǐng)導(dǎo)者開始制定生產(chǎn)計(jì)劃。喬比航空正在加州蒙特雷郊外的瑪麗娜（Marina）建造一個(gè)制造和測(cè)試工廠，并計(jì)劃利用主投資商豐田公司在制造、質(zhì)量和成本控制領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。百合花公司已通過(guò)增量融資，募集資金超過(guò)3.75億美元，在巴伐利亞州韋斯林建立了批量生產(chǎn)工廠?，F(xiàn)在飛行的七架“可拉”是由加州帕洛阿爾托制造，但批量生產(chǎn)將在制造成本較低的地區(qū)，可能是現(xiàn)有的波音工廠。

到目前為止，大多數(shù)電動(dòng)垂直起降飛行器初創(chuàng)公司均在公司內(nèi)部開發(fā)關(guān)鍵系統(tǒng)，但當(dāng)它們尋求批量生產(chǎn)時(shí)，有跡象表明會(huì)出現(xiàn)更傳統(tǒng)的供應(yīng)鏈。百合花已與東麗公司（Toray）簽訂碳纖維復(fù)合材料供貨協(xié)議。沃洛考普特委托德國(guó)迪爾航宇公司（Diehl Aerospace）制造飛控計(jì)算機(jī)?；裟犴f爾新成立的城市空中運(yùn)輸部門將在第一批投產(chǎn)的電動(dòng)垂直起降飛行器安裝設(shè)備。

主要制造商仍在觀望市場(chǎng)

與此同時(shí)，大多數(shù)主要制造商對(duì)城市空中運(yùn)輸持觀望態(tài)度。

貝爾（Bell）和巴西航空工業(yè)公司（Embraer）還沒有飛行其電動(dòng)垂直起降飛行器演示樣機(jī)。

空客公司雖然試飛了試驗(yàn)臺(tái)，但和現(xiàn)代汽車公司一樣，考慮成為第二波空中出租飛車制造商，預(yù)計(jì)2028～2030年期間投入使用。

航空金融（AirFinance）集團(tuán)創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官柯爾斯頓·巴托克·圖（Kirsten Bartok Touw）表示，第二波公司正在觀望，等待先行者即那些能獲得融資的獨(dú)立公司犯下錯(cuò)誤，并鋪平道路后緊隨其后，一旦看到這條道路暢通清晰，便隨時(shí)準(zhǔn)備出發(fā)。她列舉了日食（Eclipse）公司案例，這家初創(chuàng)公司開創(chuàng)了輕型飛機(jī)市場(chǎng)，后來(lái)卻遭遇失敗，但為塞斯納“獎(jiǎng)狀野馬”（Citation Mustan）公務(wù)機(jī)鋪平了道路。

推進(jìn)法規(guī)制定

在制造商制定生產(chǎn)計(jì)劃的同時(shí)，監(jiān)管機(jī)構(gòu)也在不斷開展適航審定。但目前為止，二者之間的步調(diào)并不一致，這是電動(dòng)垂直起降飛行器行業(yè)關(guān)注的問(wèn)題。

歐洲航空安全局適航審定

歐洲航空安全局于2019年7月發(fā)布了垂直起降特殊條件（Special Condition for VTOL，SC-VTOL）適航審定規(guī)則，為具有三個(gè)或更多升力/推力單元的小型垂直起降飛行器建立了一個(gè)新的適航審定類別。

隨后，歐洲航空安全局在2020年1月提出適用于電動(dòng)和混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)的擬議特殊條件適航審定規(guī)則，并于6月截止公眾意見征詢。第三階段是在2020年5月，歐洲航空安全局發(fā)布了第一個(gè)擬議垂直起降特殊條件的符合性方法（Means Of Compliance,MOC）并征詢意見。

根據(jù)歐洲航空安全局要求，擬議符合性方法涵蓋了結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)、飛行載荷條件、墜毀承受性、鳥撞后的飛行能力、電傳操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全評(píng)估程序、防雷擊和最低操縱性能等級(jí)等關(guān)鍵適航審定要求。

百合花和沃洛考普特均在根據(jù)垂直起降特殊條件，開展其電動(dòng)垂直起降飛行器適航審定，垂直起降特殊條件為商業(yè)運(yùn)營(yíng)建立了一個(gè)增強(qiáng)性類別，該類別要求電動(dòng)垂直起降飛行器與商業(yè)運(yùn)輸機(jī)具有相同的災(zāi)難性故障概率即10-9。

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局適航審定

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局采取的辦法是，根據(jù)現(xiàn)有法規(guī)對(duì)電動(dòng)垂直起降飛行器進(jìn)行適航審定，并對(duì)產(chǎn)品特性附加特殊條件。大部分電動(dòng)垂直起降飛行器需根據(jù)第23部第64號(hào)修正案進(jìn)行適航審定。根據(jù)產(chǎn)品性能，該修正案對(duì)通用航空器管理規(guī)則進(jìn)行修訂，通用航空器允許使用行業(yè)共識(shí)作為符合性方法的標(biāo)準(zhǔn)。

圖8 “海維賽德”很可能是一種替代汽車的飛行器。

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局無(wú)人機(jī)系統(tǒng)綜合辦公室主任杰伊·梅克爾（Jay Merkle）2020年1月曾表示，至少有6型電動(dòng)垂直起降飛行器的型號(hào)適航審定進(jìn)展順利。雖然由于新冠疫情暫停了飛行測(cè)試，但幾家城市空中運(yùn)輸領(lǐng)域的初創(chuàng)公司與美國(guó)聯(lián)邦航空管理局官員召開線上會(huì)議，在適航審定工作中繼續(xù)取得進(jìn)展。

隨著首批電動(dòng)垂直起降飛行器通過(guò)基于標(biāo)準(zhǔn)修改內(nèi)容的第23部適航審定。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局和工業(yè)界正在共同努力識(shí)別運(yùn)營(yíng)這些飛行器的其他監(jiān)管障礙，包括研究如何減少類似第91部的運(yùn)營(yíng)規(guī)則，讓電動(dòng)垂直起降飛行器行業(yè)能夠利用自動(dòng)駕駛性能的提升，來(lái)簡(jiǎn)化飛行器操作和培訓(xùn)。

美國(guó)聯(lián)邦航空管理局的不同辦公室負(fù)責(zé)航空器適航審定和飛行標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，在基于標(biāo)準(zhǔn)的適航審定方法上可能會(huì)導(dǎo)致脫節(jié)。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局無(wú)人機(jī)和自動(dòng)駕駛航空器技術(shù)負(fù)責(zé)人韋斯·瑞安（Wes Ryan）認(rèn)為，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局面臨的最大挑戰(zhàn)之一是，該管理局雖然只能控制航空器適航審定的大部分流程，但能夠在航空器設(shè)計(jì)階段對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行適航審定，并且可以幫助制造商開展適航審定，使飛行器獲得更容易飛行的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的可接受性以及自動(dòng)化如何集成到空域，實(shí)際上是美國(guó)聯(lián)邦航空管理局和制造商正在共同努力解決的問(wèn)題，而對(duì)操作規(guī)則的審查是首次嘗試航空器自動(dòng)化技術(shù)對(duì)規(guī)則的影響。

預(yù)計(jì)城市空中出租飛車服務(wù)將會(huì)按照現(xiàn)有飛行程序?qū)徟?，在現(xiàn)有直升機(jī)航線開始運(yùn)營(yíng)。但要想擴(kuò)大運(yùn)營(yíng)規(guī)模，使電動(dòng)垂直起降航空器運(yùn)營(yíng)成本和機(jī)票價(jià)格，低到可以與出租車票價(jià)相競(jìng)爭(zhēng)，需要提高空中出租飛車自主性等級(jí)和增強(qiáng)空域管理系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

2020年6月下旬，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局發(fā)布了第一版城市空中運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)方案（ConOps 1.0），該方案由該管理局、美國(guó)國(guó)家航空航天局和工業(yè)界共同規(guī)劃。美國(guó)聯(lián)邦航空管理局預(yù)計(jì)，方案將分三個(gè)階段發(fā)展，首先是航空器在現(xiàn)有規(guī)則下運(yùn)營(yíng)，然后發(fā)展到第一版城市空中運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)方案，即有人駕駛飛行器在城市空中運(yùn)輸專用航路運(yùn)營(yíng)，進(jìn)而使用自動(dòng)駕駛飛行器和遠(yuǎn)程操控飛行器開展大客流量、成熟運(yùn)營(yíng)。

最初階段，低速城市空中運(yùn)輸服務(wù)將使用現(xiàn)有直升機(jī)的運(yùn)營(yíng)規(guī)則和基礎(chǔ)設(shè)施。但美國(guó)聯(lián)邦航空管理局預(yù)計(jì)，隨著進(jìn)程加快，有人駕駛空中出租飛車將在指定城市空中運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)之間，利用專用航路飛行。

在這些專用航路內(nèi)，空中出租飛車運(yùn)營(yíng)將遵守特定的城市空中運(yùn)輸規(guī)則、程序和飛行限定要求。在專用航路下方122m以下，為無(wú)人交通管理（UTM）空域，上方為現(xiàn)有空中交通管理（ATM）規(guī)則指定的空域。

在城市空中運(yùn)輸專用航路，基于社區(qū)而制定協(xié)同交通管理規(guī)則，并經(jīng)美國(guó)聯(lián)邦航空管理局批準(zhǔn)。在城市空中運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)期間，運(yùn)營(yíng)商將使用第三方城市空中運(yùn)輸服務(wù)商（Providers of services for UAM, PSUs）接收和交換信息。

城市空中運(yùn)輸服務(wù)商將支持運(yùn)營(yíng)計(jì)劃、飛行計(jì)劃共享、戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)沖突消除、空域管理和非常態(tài)運(yùn)營(yíng)。這些服務(wù)商將與無(wú)人交通管理空域的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)服務(wù)商（USS）交換信息。

圖9 第一版城市空中運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)方案設(shè)定了專用航路。

圖10 美國(guó)聯(lián)邦航空管理局城市空中運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)方案示意圖。

第一版城市空中運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)方案設(shè)計(jì)了三個(gè)自動(dòng)化等級(jí)，第一是人在回路中，由一名機(jī)上飛行員直接控制飛行器；第二是人對(duì)回路中的飛行器進(jìn)行監(jiān)控和主動(dòng)監(jiān)控；第三是人在回路外，在需要自動(dòng)駕駛時(shí)，由遠(yuǎn)程操控員進(jìn)行監(jiān)控。

圖11 空客已擴(kuò)展“城市空客”飛行包線。

巴西航空工業(yè)公司開發(fā)新系統(tǒng)

巴西航空工業(yè)公司的市場(chǎng)加速器部門即巴西航空工業(yè)公司X(EmbraerX)事業(yè)部，利用巴西制造商的空中交通管制專業(yè)技術(shù)，開發(fā)了一種城市空中交通管 理（Urban air traffic management，UATM）系統(tǒng)，該系統(tǒng)將彌合當(dāng)今基于人員語(yǔ)音的空域管理與未來(lái)高度自主飛行之間的差距。

城市空中交通管理系統(tǒng)是一種基于程序的空域設(shè)計(jì)方法，并依賴當(dāng)今基礎(chǔ)設(shè)施而發(fā)展，但隨著電動(dòng)垂直起降飛行器和空中交通管理軟件的發(fā)展，城市空中交通管理系統(tǒng)也具有拓展?jié)摿?。它是一個(gè)管理城市空中交通的核心系統(tǒng)，可與空中交通管理服務(wù)商和無(wú)人交通管理服務(wù)商交換信息。城市空中交通管理系統(tǒng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人大衛(wèi)·羅特布拉特（David Rottblatt）表示，城市空中交通管理系統(tǒng)提供了擴(kuò)展所需的程序和服務(wù)。

城市空中交通管理系統(tǒng)基于空域和程序設(shè)計(jì)、信息交換兩項(xiàng)基本服務(wù)而發(fā)展。它提供飛行授權(quán)、流量管理、動(dòng)態(tài)空域管理和一致性監(jiān)控共四項(xiàng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)。羅特布拉特稱，巴西航空工業(yè)公司X事業(yè)部目前在與全球多家航空導(dǎo)航服務(wù)商合作，為不同城市量身定制城市空中交通管理運(yùn)營(yíng)方案。

巴西航空工業(yè)公司X事業(yè)部總經(jīng)理兼首席執(zhí)行官丹尼爾·莫奇德洛（Daniel Moczydlower）表示，針對(duì)自主性，該公司逐漸發(fā)展的愿景是，早期的商業(yè)運(yùn)營(yíng)將涉及遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)，但在人口密度不高的偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)營(yíng)，逐漸提高自主性等級(jí)。這有利于巴西航空工業(yè)公司收集數(shù)據(jù)。

莫奇德洛指出，下一個(gè)挑戰(zhàn)是自主性解決方案，機(jī)上仍有飛行員，監(jiān)控并與系統(tǒng)交互，但高度系統(tǒng)化運(yùn)營(yíng)，將由基于程序的城市空中交通管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。而下一代方案中，機(jī)上將不會(huì)有飛行員，但仍有高度系統(tǒng)化運(yùn)營(yíng)，為安全收集數(shù)據(jù)提供信心和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于非系統(tǒng)化運(yùn)營(yíng)，巴西航空工業(yè)公司將對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備，未來(lái)終級(jí)目標(biāo)是隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)完全自主飛行。

獲得認(rèn)可

隨著制造商持續(xù)開展適航審定測(cè)試和推進(jìn)生產(chǎn)計(jì)劃，以及相關(guān)機(jī)構(gòu)法規(guī)制定和空域管理不斷取得進(jìn)展，城市空中運(yùn)輸行業(yè)在推出商業(yè)服務(wù)之前，期待與社區(qū)緊密合作并找到基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)地點(diǎn)。

2020年1月，迪拜道路和運(yùn)輸管理局表示，計(jì)劃2022年進(jìn)行首次商業(yè)空中出租飛車運(yùn)營(yíng)。7月，阿聯(lián)酋頒布了一項(xiàng)法規(guī)以支持“天穹”（Sky Dome）方案，為包括空中出租飛車在內(nèi)的無(wú)人機(jī)創(chuàng)建一個(gè)模擬空域系統(tǒng)。

雖然百合花在2025年前不會(huì)開始運(yùn)營(yíng)，但透露了一種模塊化垂直起降機(jī)場(chǎng)概念，該概念可以從小規(guī)模建設(shè)開始，隨著市場(chǎng)增長(zhǎng)可迅速擴(kuò)大規(guī)模。這一構(gòu)想可能會(huì)在世界各地推廣，2020年7月，百合花已將此概念介紹給佛羅里達(dá)州坦帕灣地區(qū)區(qū)域交通管理局，此后該管理局開始投票決定商談該地區(qū)成為美國(guó)的試驗(yàn)地點(diǎn)。

在歐洲，德國(guó)英戈?duì)柺┧睾头▏?guó)圖盧茲等城市都主動(dòng)提出成為城市空中運(yùn)輸?shù)脑囼?yàn)地點(diǎn)。英戈?duì)柺┧?曼欣格機(jī)場(chǎng)擁有一個(gè)軍事測(cè)試中心，空客按計(jì)劃在2020年7月底完成多瑙沃斯工廠的首次全自主飛行后，將在該軍事測(cè)試中心開展“城市空客”（CityAirbus）電動(dòng)垂直起降演示機(jī)的擴(kuò)展包線飛行。

在美國(guó)，社區(qū)空中運(yùn)輸倡議（CAMI）非營(yíng)利組織開始與當(dāng)?shù)貦C(jī)構(gòu)接觸和并開展宣教。社區(qū)空中運(yùn)輸倡議組織聯(lián)合執(zhí)行董事約蘭卡·伍爾夫（Yolanka Wulff）表示，許多大城市有10至20年的規(guī)劃時(shí)間窗口，要讓城市空中運(yùn)輸在許多制造商期待的時(shí)間內(nèi)推出，現(xiàn)在就必須將其納入城市交通規(guī)劃，因此必須特別關(guān)注公眾的接受度。

盡管無(wú)人空中交通行業(yè)取得了明顯進(jìn)展，但仍需謹(jǐn)慎行事。社區(qū)空中運(yùn)輸倡議組織聯(lián)合執(zhí)行董事安娜·迪特里希（Anna Dietrich）說(shuō)，往往是那些認(rèn)為一夜間就能從0沖到60的人更有抵觸情緒，而且更堅(jiān)信城市空中運(yùn)輸根本行不通。需要強(qiáng)調(diào)的是，該行業(yè)對(duì)城市空中運(yùn)輸采取的是從爬行、到行走、再到奔跑的發(fā)展方式，這對(duì)公眾逐漸接受城市空中運(yùn)輸非常重要。