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蔡琰

2017-09-06 | 聚焦

城市空运:电动垂直起降飞机怎么运营?

美国《航空周刊》网站2017年8月4日刊文,城市空中交通刚开始运营的时候看起来像直升机的应需服务一样,如果它一直保持这样,就没有必要对其运营模式作出改变。但是Uber和其他企业规划的是数百架的机队规模,城市上空每天执飞数数以千计。这就要求飞机的运营和空域的管理方式发生巨大改变。

Uber计划开始慢慢推动电动垂直起降飞机的运营,但后期Uber计划快速扩张,以提供高密度、高使用率的电动垂直起降飞机运营,而这一点对提供无处不在的、价格低廉的城市空中交通服务最重要的。Uber飞行工程部经理Mark Moore说:“2020年以前,我们将在城市区域的相关环境中试飞验证机。”

他说:“我们将证明我们的飞机非常安静,在城市环境中是可接受的。我们也将验证民众对我们提供运营的接受程度。一旦我们消除了这两个不确定因素,我们的市场前景就将是一片坦途。接下来的三年内,飞机将由制造商负责通过认证,而我们负责将他们推向市场并盈利。”

Uber计划于2023年前开始其首个空中网络的运营。Moore说:“第一年,我们可能会投入50架飞机,我们将证明所有问题和担心都是我们能够解决的,确保我们能够安全地运营,接下来我们在每个城市的机队规模将扩大至300-500架飞机,…在不远的将来扩大至1000架飞机。”他也承认必须克服空域问题对Uber运营的巨大限制。NASA空中交通系统资深技术人员ParimalKopardekar说:“空域融合问题如果处理不好将是其发展的最大障碍之一。”Uber的“爬、走、跑”计划在初期低密度运营时将使用现有的直升机飞行路线和目视飞行规则,接下来的建设起来的高密度运营网络中的飞机及其空域使用将变得十分自动和自主化。

在美国,城市中的运营将涉及到B类空域中的飞行,B类空域在30个城市都包含了主要机场的周边区域,而在这样的环境中飞行需要空中交通控制(ATC)的许可。Uber企图在无人交通管理系统(UTM)上建立运营网络,而NASA、FAA及其他机构开发UTM的初衷就是为了使第三方企业的商业飞行不给ATC增加负担。

UTM将自动识别并授权对B类空域的使用,同时提供基于云技术的行程安排、监视和防撞服务。但是UTM是为管理飞行高度低于400英尺的小型无人机而开发的——包括城市物流无人机——但是需要为了电动垂直起降无人机进行扩展。这些飞机飞得更高,从位于屋顶的垂直起降机场运营。

中等密度“走”阶段的运营要求飞机上使用一些先进技术,包括探测和规避系统,使无人机使用“接近目视飞行的规则”进行运营的安全程度达到现在使用“仪表飞行规则”的程度。NASA的工程师Eric Mueller说:“现存的‘仪表飞行规则’升级空间不大,与Uber的运营模式不兼容。”他指出高密度运营需要在30-40英里半径区域内使用1200架飞机,每天运送150000名乘客。

无人机将在管制空域内运营。Mueller说:“长期来看,我们未来运营密度将比目前使用‘仪表飞行规则’情况下的运营密度高四倍。‘目视飞行规则’是我们未来运营期望使用的模式。”但这样的模式面临能见度、安全性、效率和自我管理运营可升级性的挑战。他说:“在提供空中交通控制服务的UTM中运营,使用‘目视飞行规则’运营将为我们长远发展升级提供路径。”高密度“跑”的阶段将要求飞机具有基于空域管控的完全自主的行程安排和规划能力,同时满足飞机防撞协调、意外事故管控等要求。飞行的最初/最后50英尺要求飞机自主起飞和降落能力,同时能保证在垂直起降机场多架飞机同时、安全地运营。

尽管运营初期将使用有人驾驶飞机,但是Uber希望尽快过渡到无人机以降低成本。Moore 说:“我们排在首位的成本即是飞行员的成本。”不仅仅是工资的问题,高密度运营需要数以万计的电动垂直起降飞机飞行员,远超全美国持驾驶旋翼机执照的飞行员数量。

Uber的计划是在运营过程中使用自主技术对飞行决策提供支持,在运营足够长时间后积累充足的数据,从统计学角度证明使用软件进行飞行是安全的。Moore说:“按照FAA的要求,我们必须证明飞机是安全的,…即使需要飞行一百万次。”

与此同时,空客集团的首席技术官Paul Eremenko说空客正在发展两款城市电动垂直起降无人机:一个渐进性的方案使用与特斯拉的自动驾驶类似技术,为四座的“城市空客”飞机,一个是革新性的单座无人机,伐河纳,与谷歌的无人车公司Waymo的技术路线类似。伐河纳计划于年底前首飞,将测试其自主探测-规避技术,可能先作为无人货运飞机来积累飞行经验。

除了技术、认证和运营外,Uber仍然面临一些困难。电动垂直起降飞机能否大量低成本地生产是其中一个问题。普惠公司技术和环境副总裁Alan Epstein说:“钱的问题其实是一个挑战。”通用航空是低产量、高收益的行业,而自动化是高产量、低收益的行业,他提到:“大型航宇企业可能不愿意进入城市电动垂直起降飞机这个行业。”Uber不想采购大量的电动垂直起降飞机,相反,它想把制造商和运营商通过投资商和租赁商联结起来。

尽管如此,飞机制造商巴西航空工业仍然与Uber达成伙伴关系开发一款电动垂直起降无人机,它看重的是制造以外的机会。其CEO Paulo Cesar de Souza e Silva说:“我们的目标是设计一款垂直起降飞机。我们也想使用这款飞机开展运营,提供保障,我们也想参与空中交通控制的环节。” Lux资本公司合伙人Bilal Zuberi说:“Uber在城市空运行业中占有重要地位,并且为行业其他参与者做了很多铺垫工作,勾画了网络运营的整体蓝图。他们投入的热情以及迫切的态度创造了把相关方牢牢吸引的‘现实扭曲力场’。”

他说:“但是,我认为还有其他方面对这个机会同样进行了深入的思考。我不认为这是一个‘赢者同吃’市场,也不会发生一旦Uber退出,其他初创公司也将遭难的情况,我对这个市场空间很乐观,但我认为想实现这个梦想需要很多的工程技术人员。”

电动垂直起降飞机开发商Lilium的投资方之一,Atomico公司的合伙人Yann de Vries说:“尽管Uber是最早意识到这个机会的公司,并且它成功推动了行业的发展,但它并不是业内唯一的企业。其他空运企业(Didi, Grab, Cabify等)认识到这个新的交通模式是它们未来业务的战略重点,它们很快将与电动垂直起降飞机供应商合作,建立服务能力。”

与此同时,汽车制造企业需要投资这个行业以弥补汽车行业未来因为自动驾驶汽车的引入而被侵蚀的市场份额。戴姆勒刚刚投资电动垂直起降飞机开发商Volocopter。

de Vries说:“最后,Lilium等垂直起降飞机制造商很有可能和多家运营商合作走向市场,它们不仅仅依赖于Uber,它们可以和其他空运企业合作,因为它们掌握了供应链和用户体验,它们也有可能自己建立端到端服务网络。”

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