樓頂「打飛的」進度加快:電動飛機垂直起降零排放

2020-12-03 網易新聞

這幾日,來自德國的公司Lilium,因為新的原型機試飛成功,帶著電動噴氣式飛機重回大家視線。

這家公司生產的電動飛機名叫Lilium Jet,除了以電力帶動以外,比較顯著的優勢是垂直起降能力。這輛飛機還能夠執行更複雜的機動行為,比如從懸停模式直接轉換成帶有翼升的水平飛行。

相對於傳統的飛機而言,這種電動飛機最重要且最顯著的區別就是旋翼,這也是Lilium Jet經過精心設計才達成的,相當簡潔明了。

在講述更多關於這架飛機的詳細內容之前,我先來講講飛機的分類情況。幾年前因為我想要去考飛行執照,大略了解過一些。

一般情況下,私人可以考的飛行執照分為固定翼飛機、螺旋槳飛機和噴氣式飛機三種。

其中固定翼飛機,顧名思義,機翼是固定的。這種飛機小的可以很小,很多剛接觸飛機的人會學習它作為入門級飛行。這種固定翼飛機比較容易接觸到的,就是平日裡農場主們低空播種或者撒農藥時開的那些。

螺旋槳飛機指的就是直升機了。需要通過螺旋槳擾動周遭的空氣,達到往前推進的目的,因此不能在空氣密度太稀薄的高空中飛行。這類飛機算是城市中比較常見的,尤其警衛及急救部門,基本都是必備的。

至於噴氣式飛機,它使用噴氣發動機作為推進力來源。由於發動機運作原理的不同,需要在萬米高空上才能達到最佳推進效率。除此之外,因高空飛行時氣壓降低,大都會配置加壓艙。一般大佬們的高級私人飛機和我們平日出行時坐的民航客機就是屬於這一類。

說到這裡,再回過頭來講講Lilium Jet。這是一架輕型飛機,但既不是固定翼,也不是螺旋槳,而是噴氣式飛機,偏偏還不用助跑,上來就直給:垂直起降!!!

這架飛機從表面上看,有一點點像是固定翼、螺旋槳、噴氣式飛機的結合體,但實際上並非如此。它有一個蛋形機艙,並由36臺電動噴氣發動機來驅動。通過安裝在機翼上的12個活動襟翼,可以在各個方向上提供幾乎是瞬時的推力。

起飛期間,機翼上的襟翼指向下方,提供垂直升力。一旦進入空中,它們便逐漸返回到水平位置,從而使飛機可以平行於地平線,往前移動。這使得飛機再也不需要靠方向舵,副翼和機尾等運動部件來控制,也不需要螺旋槳和變速箱。

由於是垂直起飛,Lilium Jet的起飛和降落只需要很小的空間,甚至可以像螺旋槳式直升飛機一般,直接起降在建築物的頂部。四個機翼在項目效率方面,起著重要作用,主要是為垂直飛行期間飛機的重量提供支撐。

噴氣機僅僅依靠電力便可運行,這使得Lilium Jet成為了唯一能夠使用傳統機翼的機翼進行支撐,並能夠噴氣飛行的飛機。據Lilium稱,飛行中的能量消耗與現有的電動汽車基本相同。

因此,Lilium希望他們的新型五座電動飛機可以如預期一般,從2025年開始便讓乘客進行區域旅行,真真正正地提供空中計程車的服務。並期盼儘可能地在區域航空市場上獲得制霸式成功。因為他們覺得自己的Lilium Jet保證了「航程,速度和有效載荷,同時具有低碳,低噪聲,以及與當今商用飛機相同的安全標準。」。

Lilium公司試飛成功後表示,最終版本的Lilium Jet的最高時速將為300 km / h(186 mph),航程也將達到300公裡(186 mile)。意即不但飛得快,續航也夠久:充電一次,可以連續使用300公裡。

聽起來,確實跟很多電動汽車的續航差不多。這個數據也比許多競爭對手自己的電動飛機預測數字要遠得多。Lilium的創始人解釋說,這是由於噴氣式飛機的固定翼設計,在巡航飛行期間,它的需求達不到其最大2000馬力的10%。

也因此,僅在過去的一年,這家擁有五年歷史的初創公司就從世界一流的投資者手中籌集到2.75億美元,其中包括Atomico,騰訊,Baillie Gifford,LGT,Freigeist和Obvious Ventures等。

據TechCrunch報導,其實這些融資沒能達到Lilium公司去年期望的4億至5億美元。不過此前的9月,Lilium公司與杜塞道夫機場和科隆/波恩機場達成夥伴關係。半個月前,他們還有另外一個好消息,關於與美國奧蘭多合作建設第一個垂直航道。

這個垂直航道造價為2500萬美元,佔地56,000平方英尺。並且奧蘭多市議會基於Lilium公司可能會解決的就業問題,正在考慮授予這家公司9年內 約83萬美元的稅收減免。

雖然我們平時很少聽到關於電動飛機的報導,但其實Lilium並不是唯一一家設計空中計程車的公司。

目前,全球有超過100種不同的電動飛機項目正在研發中。最出名的莫過於現代,豐田,空客,波音和貝爾等超級公司與Uber合作的未來版」Uber空中計程車」,還有Joby Aviation,Volocopter,Ehang和Wisk Aero等著名企業其實也摻了一腳,各自瘋狂研發飛機中。

Lilium也不是唯一一家針對美國服務的eVTOL(電動垂直起降)公司。今年早些時候,我國的無人機製造商Ehang,就首次在美國展示了自動駕駛版「空中計程車」。 Ehang的全電動兩座飛機,在北卡羅來納州羅利以南的著名測試跑道上方,飛行了大概5分鐘。

即便是在德國本土,Lilium也有強大的競爭對手。一家叫Volocopter的初創公司早在2018年就推出了最新型號,並且在新加坡建立了一個彈出式垂直通道。更令Lilium感到緊迫的是,Volocopter公司最近已經開始接受18旋翼的電動飛機預訂,儘管這些訂單哪怕最早也要到2023年才能完成。

當然,Lilium以及其他所有的電動飛機製造商都需要克服許多困難,比如技術,財務和法規方面,解決了這些,小型電池供電的飛機才有可能會被批准起飛。

技術方面,Lilium還沒有做到可以公開證明這架噴氣飛機對乘客是安全的,畢竟今年年初他們有兩輛原型機在維修時起火,差點全軍覆沒。而且他們的電池續航裡程也沒有得到第三方的獨立驗證。

功率重量比也是所有電動飛行都要面臨的巨大挑戰。能量密度(the amount of energy stored in a given system)是其中的關鍵指標。說起來拗口,但經過這些年大家對各式鋰電池的了解,想必也能明白,電池所含能量足不足是這個電動產品能不能強大起來的重要衡量因素。

當電池能量不足時,飛機將會無法飛離地面,更不要說續航了。那家只飛了五分鐘的國內公司,就是在這方面吃的虧。而且對比一下噴氣燃料和電池,就會很沮喪地發現:噴氣燃料提供的能量大約是同等重量電池的43倍。

接下來是財務狀況方面,其實更多指的是融資。畢竟這種造價高昂的試錯活動,沒有融資,就只能打打嘴炮,畫畫大餅,再紙上談兵了。

還有就是法規方面。現在已經有許多以電池為動力的飛行演示,但在世界上任何地方都沒有電動飛機真正進行商業運營。因為任何飛行計程車服務,都必須獲得美國聯邦航空管理局和全球其他眾多航空監管機構的認證。

目前Lilium由於其在歐盟大本營附近的緣故,近水樓臺,正在獲得歐洲航空安全局的五座空中計程車的認證。他們還將在未來幾個月向美國聯邦航空管理局申請許可。但即便認證與許可都到手,Lilium仍然需要弄清楚如何大規模生產他們的電動飛機。

最後,讓我們用Lilium創始人的一段話來結束這篇文章:「建立網絡,獲得批准是艱巨而艱苦的工作,但我認為,所有事情,都是有可能的。」

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