文 / 本刊記者 趙子垚

智能電動(dòng)汽車的發(fā)展又開拓出一個(gè)全新的交通領(lǐng)域方向——以eVTOL飛行器為代表的飛行汽車。傳統(tǒng)或新興車企均投入其中，拿出了哪些產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)概念？汽車“飛上天”又需先在哪些方面靴子落地？

時(shí)隔三年，當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月14日，北美國際車展終于回歸，不過論人氣，這個(gè)彼時(shí)的全球五大車展之一在展品規(guī)模上卻稍顯落寞。在展會(huì)空檔期，國際消費(fèi)電子展（CES）正在逐漸蓋過該地區(qū)傳統(tǒng)車展的熱度，以至在本屆車展中并未有太多具有前瞻概念的汽車新品。

然而，總會(huì)有展品讓人耳目一新，一款來自日本初創(chuàng)企業(yè)的“飛行自行車”XTurismo亮相并宣布開啟預(yù)售。據(jù)稱，這輛“展車”采用混合動(dòng)力，具有兩個(gè)主螺旋槳和四個(gè)輔助螺旋槳，可在100公里時(shí)速下，最大有效載荷100千克，續(xù)航40分鐘。盡管其公開的幾項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)參數(shù)并不突出，但該公司還是為這款產(chǎn)品開出了77.7萬美元的預(yù)售“天價(jià)”。當(dāng)然，由于當(dāng)前法律限制，“飛行自行車”既無路權(quán)也無適航許可，所以即便售出依然不過是大號(hào)“玩具”。

在近未來的科學(xué)幻想中，飛行汽車是一種有效解決城市擁堵、實(shí)現(xiàn)最小化交通流量的載具模式，可充分利用城市低空環(huán)境，在客運(yùn)、貨運(yùn)、個(gè)人飛行器、應(yīng)急服務(wù)等多種場(chǎng)景“大有作為”。如今，將幻想落歸于現(xiàn)實(shí)，伴隨汽車電動(dòng)化、智能化技術(shù)的發(fā)展，飛行汽車似乎已做好前序技術(shù)的鋪墊，基于電驅(qū)動(dòng)的垂直起降飛行器（eVTOL）正在吸引包括汽車行業(yè)、航空航天企業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)等多方關(guān)注。同時(shí)，由于eVTOL采取分布式推進(jìn)，其在更高安全性、更低碳排放及低噪聲等方面的可觀預(yù)期，也使得飛行駕駛規(guī)模化、大眾化應(yīng)用的瓶頸及障礙逐步降低。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，奔馳、豐田、通用、Stellantis等傳統(tǒng)跨國車企均已表露出著手研發(fā)飛行汽車的意愿。而在實(shí)際行動(dòng)上，大眾、通用、吉利、小鵬等四家傳統(tǒng)或新興車企正在eVTOL產(chǎn)品進(jìn)度、技術(shù)相關(guān)配套等方面走在前列。

大眾、通用特色不一

起初，大眾集團(tuán)并未有與eVTOL產(chǎn)品直接相關(guān)的公開規(guī)劃，其電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的主要精力仍聚焦于地面出行工具。不過，大眾長期合作伙伴Italdesign與空客公司在2017年日內(nèi)瓦車展聯(lián)手發(fā)布的一款飛行汽車模型Pop.Up，卻為該集團(tuán)提供了一個(gè)中途加入的契機(jī)。隨后，大眾旗下奧迪股份公司參與到這起合作之中，并在次年的同一車展上，與Italdesign、空客共同推出新版Pop.Up Next概念“車型”，并預(yù)計(jì)在2025年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

據(jù)悉，模塊化是Pop.Up Next這款產(chǎn)品的顯著特征，可分離的垂直起降旋翼飛行模塊、座艙模塊和汽車底盤三者結(jié)合，令其相比其他eVTOL飛行汽車，仍保留了不少傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)元素。其中，飛行模塊擁有4個(gè)螺旋槳，由一臺(tái)160kW電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在飛行狀態(tài)下，飛行及座艙模塊可在120公里時(shí)速下跨越50公里。座艙部分則由碳纖維制造，其內(nèi)部可容納兩名乘客，采用無方向盤設(shè)計(jì)，并聲稱具備自動(dòng)駕駛功能。車輛模塊在單次充電情況下可續(xù)航130公里，最高時(shí)速100公里。目前，Pop.Up Next項(xiàng)目參與三方已進(jìn)行1/4模型的公開模擬測(cè)試并取得成功，在此次測(cè)試中，飛行模塊將座艙準(zhǔn)確地放置于車輛模塊上，隨后車輛模塊依靠自動(dòng)駕駛平穩(wěn)開出試驗(yàn)場(chǎng)。不過，其技術(shù)驗(yàn)證機(jī)測(cè)試過程已表明飛行模塊和車輛模塊都需要專用充電站做配套支持，這無疑也對(duì)Pop.Up Next商業(yè)化開拓造成制約。

模塊化是Pop.Up Next這款產(chǎn)品的顯著特征，可分離的垂直起降旋翼飛行模塊、座艙模塊和汽車底盤三者結(jié)合，令其相比其他eVTOL飛行汽車，仍保留了不少傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)元素。

因此，大眾集團(tuán)層面也有一體化eVTOL合作產(chǎn)品在著手 推 進(jìn)。7月28日，大 眾 汽車中國聯(lián)合英國設(shè)計(jì)咨詢公司 Tangerine 和中國航空制造商山河科技發(fā)布V.MO原型機(jī)。據(jù)稱，該原型機(jī)通過8個(gè)垂直起降旋翼以及2個(gè)航向水平推進(jìn)螺旋槳，可在運(yùn)載4名乘客以及行李物品的情況下飛行200公里。大眾汽車中國計(jì)劃于今年下半年通過數(shù)輪飛行試驗(yàn)加快方案優(yōu)化，令改進(jìn)后的原型機(jī)在2023年夏季進(jìn)行更高標(biāo)準(zhǔn)的試飛測(cè)試，達(dá)到早期規(guī)劃的200公里時(shí)速以及單次充電60分鐘續(xù)航階段目標(biāo)。

2021年CES展，通 用 汽車公布了凱迪拉克飛行汽車（VTOL）開發(fā)計(jì)劃。據(jù)了解，凱迪拉克VTOL是一款純電動(dòng)的多功能飛行器，飛行器內(nèi)部僅設(shè)有單人座位，電池組容量為90kwh，能夠以最高時(shí)速90公里實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)出行。彼時(shí)，通用汽車CEO瑪麗·博拉聲稱：“我們堅(jiān)信電動(dòng)汽車的未來，將不限于道路上行駛的汽車?！辈⒈硎就ㄓ闷嚨腢ltium電池系統(tǒng)的強(qiáng)度和靈活性，足以為空中汽車提供動(dòng)力。

四對(duì)旋翼、超輕型車身的凱迪拉克VTOL有些像科幻作品中“單人飛行器”概念，其載重能力未有過多體現(xiàn)。不過，得益于Ultium電池系統(tǒng)的靈活組合能力、成本及地面補(bǔ)能舉措的相對(duì)便利，通用汽車不必為凱迪拉克VTOL額外設(shè)計(jì)專用電池，只需在布置形式方面進(jìn)行重量分布設(shè)計(jì)和重心調(diào)整。這使得凱迪拉克VTOL的開發(fā)過程也相較容易，可以更關(guān)注于飛控系統(tǒng)及適航標(biāo)準(zhǔn)方面的研發(fā)與匹配。

吉利、小鵬各有進(jìn)展

2017年，吉利汽車斥資收購飛行汽車公司Terrafugia（后與無人機(jī)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)AOSSCI合并為沃飛長空）。該集團(tuán)的最初設(shè)想是依托飛行汽車與曹操專車等聯(lián)合打造立體的智能出行生態(tài)體系，完善其在大出行領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈布局。如今，Terrafugia TF-1已取得美國聯(lián)邦航空局（FAA）適航證書，意味著其產(chǎn)品將能投入合法商業(yè)化運(yùn)營，距離“上天”又近了一步。

隨后，沃飛長空結(jié)合Terrafugia TF-1技術(shù)驗(yàn)證機(jī)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，在2022年8月首次公布TF-2飛行汽車全尺寸技術(shù)驗(yàn)證機(jī)及研制進(jìn)展。據(jù)了解，TF-2是一款純電垂直起降5座級(jí)飛行汽車（eVTOL），特點(diǎn)是能夠以直升機(jī)1/4～1/6的運(yùn)營成本提供涵蓋城市圈的出行服務(wù)。當(dāng)前TF-2全尺寸技術(shù)驗(yàn)證機(jī)已完成總裝下線，預(yù)計(jì)于2022年底實(shí)現(xiàn)首飛。此外，沃飛長空方面聲稱已突破傾轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)過程的關(guān)鍵技術(shù)，并同步完成TF-2縮比樣機(jī)傾轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)的驗(yàn)證過程，將發(fā)力低空出行、“亞支線”低空物流等市場(chǎng)領(lǐng)域，瞄準(zhǔn)大規(guī)模商業(yè)運(yùn)營。

小鵬汽車旗下小鵬匯天在飛行器方面確實(shí)已積累一定經(jīng)驗(yàn)。不過，就其于2020年北京車展期間公布的旅航者T1來說，其嚴(yán)格意義上是具備VTOL屬性的低空“無人機(jī)”。當(dāng)時(shí)，這款產(chǎn)品被表述為可在5-25米的低空飛行高度，配備自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，支持垂直車位起降，并支持智能交互和低空智能地圖導(dǎo)航。自2013 年涉足飛行器領(lǐng)域以來，小鵬匯天截至目前共研制五代智能電動(dòng)載人飛行器，除兩代驗(yàn)證機(jī)外，目前小鵬飛行家族共有旅航者 T1、X1、X2等三款實(shí)物產(chǎn)品。2021年10月，小鵬匯天又發(fā)布了第六代飛行汽車概念機(jī)型，根據(jù)官方透露，該飛行汽車計(jì)劃采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的機(jī)臂、槳葉折疊及鎖止結(jié)構(gòu)，以探索陸行、飛行兩種不同場(chǎng)景的自動(dòng)切換。

當(dāng)然，小鵬匯天并未被“低空”場(chǎng)景所局限，該公司已公開表示旅航者X2將前往迪拜開展符合性驗(yàn)證飛行測(cè)試。據(jù)悉，旅航者X2是一款雙人智能電動(dòng)飛行汽車，機(jī)身采用碳纖維結(jié)構(gòu)，空機(jī)含電池重量為560公斤，擁有最高35分鐘的續(xù)航時(shí)間，最高飛行高度為1000米，最大飛行時(shí)速130公里。小鵬匯天方面稱其擁有自主飛行路徑規(guī)劃能力，即通過多傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)地監(jiān)控、無死角環(huán)境感知、自助返航降落、百公里雙向?qū)崟r(shí)通信等功能。此外在安全方面，旅航者X2布置八組獨(dú)立電池以實(shí)現(xiàn)冗余供電，以及整機(jī)彈射降落傘、24小時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等配置來保障飛行安全。目前，該產(chǎn)品已累計(jì)進(jìn)行15000次試飛。

截至目前，除了汽車企業(yè)在探索eVTOL方向的發(fā)展前景外，谷歌、英特爾、優(yōu)步等科技巨頭也躋身其間。部分公司也制定了相應(yīng)量產(chǎn)時(shí)間表。據(jù)incoPat全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫檢索信息，目前公開有效的“飛行汽車”專利和申請(qǐng)數(shù)量已從200個(gè)（2010年）增長至600個(gè)（2020年）。截至2021年，全球據(jù)統(tǒng)計(jì)已有超過200家企業(yè)或機(jī)構(gòu)在研發(fā)約420種型號(hào)的飛行汽車產(chǎn)品。

政策、技術(shù)仍有制約

根據(jù)近來市場(chǎng)的可見預(yù)期，摩根士丹利根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況和政策配套進(jìn)度對(duì)2040年的全球eVTOL市場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行預(yù)估：技術(shù)發(fā)展最為樂觀，監(jiān)管政策也能夠及時(shí)放開的情況下，eVTOL市場(chǎng)規(guī)?？赡苓_(dá)到29000億美元；當(dāng)技術(shù)成熟程度和政策配套均為中等水平時(shí)，市場(chǎng)規(guī)模為15000億美元；而最不樂觀的情況，市場(chǎng)規(guī)模也會(huì)達(dá)到6150億美元。羅蘭·貝格方面也曾發(fā)布相似預(yù)測(cè)，“到2050年，全球范圍內(nèi)將有約10萬架eVTOL飛行器在運(yùn)行，它們將用作空中出租車，機(jī)場(chǎng)班車和城際航班服務(wù)。”所以，在eVTOL廣闊的發(fā)展?jié)摿χ?，哪些瓶頸及障礙在制約其規(guī)?；⒋蟊娀瘧?yīng)用？從上述摩根士丹利觀點(diǎn)來看，還是政策和技術(shù)兩大方面。

先看迭代相對(duì)快速的技術(shù)。eVTOL的核心子系統(tǒng)主要包括電池、動(dòng)力、飛控、航電、通訊、導(dǎo)航及整機(jī)結(jié)構(gòu)等，但在目前，其每個(gè)子系統(tǒng)都面臨著設(shè)計(jì)及適配開發(fā)的挑戰(zhàn)。

首先是電池系統(tǒng)。盡管電池技術(shù)在汽車電動(dòng)化轉(zhuǎn)型的發(fā)展浪潮中取得很大突破，但eVTOL對(duì)電池的要求卻與電動(dòng)汽車和小型無人機(jī)不同，其要求電池在較輕自重下既可以保證足夠長的續(xù)航，又可以滿足起降階段的高功率密度。與此同時(shí)，由于eVTOL無法同汽車剎車一般隨時(shí)制動(dòng)，所以對(duì)電池可靠性的考量會(huì)更加嚴(yán)苛，確保在供電失效或故障等極端情況下實(shí)現(xiàn)安全降落。由此也不難理解，為何通用汽車選擇優(yōu)先在Ultium電池系統(tǒng)方面著手凱迪拉克VTOL的開發(fā)工作。

其次是飛控系統(tǒng)。在飛行過程中，eVTOL將完全依賴飛控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行器的感知、控制和決策。但由于eVTOL將涉及到城市低空使用場(chǎng)景，意味著其無法將小型無人機(jī)、民航飛機(jī)的成熟飛控系統(tǒng)方案拿來應(yīng)用，需要對(duì)飛控系統(tǒng)的自主性做有針對(duì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。而在整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，在eVTOL供應(yīng)鏈上，機(jī)體結(jié)構(gòu)從定制到低成本量產(chǎn)顯然還要經(jīng)過漫長的積累過程，其他的航電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)成規(guī)模制造，顯然也需更多的產(chǎn)業(yè)布局及發(fā)展。

發(fā)展eVTOL在適航政策方面的難點(diǎn)，則在于現(xiàn)有飛行規(guī)則尚不明晰，甚至可以說，目前全球缺乏飛行汽車的統(tǒng)一認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)以及空域管理規(guī)章體系。當(dāng)eVTOL產(chǎn)品可以成規(guī)模下線后，這類飛行器的交通管理系統(tǒng)怎樣與現(xiàn)有的空中交通管理系統(tǒng)協(xié)同工作，顯然還需要eVTOL運(yùn)營商、通信系統(tǒng)服務(wù)提供商、數(shù)據(jù)服務(wù)提供商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)經(jīng)歷更多的協(xié)同挑戰(zhàn)。

不過盡管困難重重，相關(guān)政策也正在逐步推進(jìn)。當(dāng)前，中國民航局（CAAC）、美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）和歐洲航空安全局（EASA）都在制定相關(guān)的航空器適航標(biāo)準(zhǔn)。截至2021年，EASA已先后公布兩版eVTOL適航認(rèn)證的擬議符合性評(píng)審方法。FAA方面也在加快制定更具體的eVTOL認(rèn)證規(guī)則。目前，中國民航局雖然還沒有建立對(duì)eVTOL的適航認(rèn)證，但大體政策向好。2022年8月22日，中國民航局就《民用無人駕駛航空發(fā)展路線圖V1.0（征求意見稿）》征求意見，提出了“先載貨，后載客；先通用，后運(yùn)輸；先隔離，后融合”的發(fā)展路徑，設(shè)定出一系列無人駕駛航空產(chǎn)業(yè)運(yùn)營和管理的發(fā)展目標(biāo)。

亨利·福特在1940年提出“飛行汽車”的預(yù)言，認(rèn)為飛機(jī)和汽車的混合體將成為現(xiàn)實(shí)。數(shù)十年來固定翼、旋翼式等各種汽車“飛上天”的構(gòu)想層出不窮，但都離商業(yè)化應(yīng)用太過遙遠(yuǎn)。如今，eVTOL的發(fā)展似乎又讓預(yù)言“成真”前行一步。