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IN-SKY | 新能源交通要上天? eVTOL的全球兴起也许是个必然

转载 2022-03-18 10:12 狮尾智能 来源:狮尾智能
上海狮尾智能化科技有限公司

一. eVTOL的兴起

是技术与需求发展下的必然产物

1. 全球共识,奔向零碳

面对逐步恶化的气候状况,世界各国已建立了基本共识,其中引起气候变化的主要因素便是温室气体。为此,各个国家都在不断推进低碳以及零碳转型,以减少温室气体的排放。

2020年9月,中国宣布“2030年碳达峰、2060年碳中和”的目标。"

"2020年6月,由联合国支持的“奔向零碳”行动正式启动,至今汇集了来自全球92个经济体的4500多个非政府参与方加入其中,共同致力于实现2030年将碳排放减少一半的目标。"

2. 电动汽车的迅猛发展,

为eVTOL的核心技术带来突破

化石燃料是温室气体最主要的排放源,其中交通运输行业更是最主要的排碳行业之一。

以我国为例,交通领域的碳排放占全社会碳排放的10%,公路占比近九成,可以说交通运输行业的低碳转型是必然的。

"根据美国环境保护署(US Environmental Protection Agency)的数据,在美国,汽车排放的温室气体占所有温室气体排放量的29%,高于电力生产(28%)和工业生产(22%)。在欧盟,交通运输占温室气体排放总量的30%,其中72%来自公路运输。"

乘着碳中和的风,中国的新能源汽车行业得到了迅猛发展,成为了全球新能源汽车的第一大市场。得益于产业的发展,电池技术以及自动驾驶中的智能感知等方面取得了技术的突破、供应链的完善,这都为eVTOL行业积累了丰富的经验。

3. UAM开拓三维空间,

解决交通拥堵、开拓生活半径

早上七点出门,晚上八点到家,可能不是因为996,只是因为堵在路上或是通勤距离过远。

在伦敦,通勤者平均每年花227个小时困在交通中,以11公里/小时的速度行驶;在我国,北上津渝四大直辖市的平均通勤时耗均超过40分钟,其余城市也都在38分钟以上。

寻求一种更好的、可持续的交通技术和模式,以改善通勤时间、加快城际运输成为了一个新目标。城市空中交通则为我们扩展了三维垂直空间的交通通道,不再拘泥于桥梁或是地铁,以一种更加灵活、大胆的方式,从根源上解决道路拥堵的问题并扩大了我们的生活半径。

同样的时间,原本只能开车20公里

乘坐空中的士可飞跃150公里

二. eVTOL的市场

抢占先机、核心技术、适航认证

1. 全球市场将达万亿美元

Morgan Stanley在21年5月的报告中,表达了对于城市空中交通市场的乐观。其中三大核心市场分别为1)出行,2)运输,3)军事与国防。更具体的划分则为个人全球城市/郊区交通、最后一公里物流、短途航空和国防相关的市场。最终预估2040年的城市空中交通UAM的全球市场规模将达到1万亿美元。

2. 中国在亚太地区处于领先地位

截至2021年底,就亚太地区已有14家eVTOL厂商发布了原型信息,大多数是初创公司。随着UAM的发展,一些汽车制造商也开始了eVTOL项目,包括XPeng、吉利和现代汽车。

其中中国大陆有八家,占原始设备制造商总数的57%,,在该地区处于领先地位。中国也发生了许多里程碑式的事件,包括2019年亿航在美国证券交易所上市,并由此成为世界上第一家上市的eVTOL制造商。2021,小鹏汇天筹集了超过5亿美元的资金,这是亚洲eVTOL制造商迄今为止获得的最大单笔融资。

# eVTOL飞机的研发进展可分为四个阶段:概念、缩比模型、完整原型和载人飞行试验。在14家制造商中,两家拥有概念,四家完成了缩比原型,五家制造商发布了完整原型,三家制造商进入了载人飞行试验阶段。

3.  对于这个新兴市场,或许需要抢占先机

一份来自麦肯锡的采访中,曾这样描述

到2030年,我们仍然会看到相当数量的玩家:10个,15个,甚至20个。为什么?因为到2030年,这项技术还将继续发展。但最终,我认为全球市场将仅有容纳5家左右玩家的空间。"

—— Kersten Heineke, McKinsey Partner

目前全球范围有100余家开发eVTOL的初创公司,并非所有公司都能克服制造和适航认证等挑战,预计会出现重大整合。例如21年2月,Horizon Aircraft被Astro Aerospace以未披露的金额收购;初创公司Terrafugia在制造一辆适合上路的飞行汽车方面面临重大技术挑战后,同年关闭了其美国的业务。面对这个新兴市场,或许拥有着先机以及技术和适航认证经验的企业有着更大的成功可能性。

三、eVTOL行业发展关键点

1. 安全和飞行稳定性

是UAM发展和性能的首要因素

来自一份UAM的市场调查中可以发现,针对UAM的发展因素评级中,安全性和飞行稳定性被列为UAM开发中最重要的要素,环境和飞机规格排在最后。

目前市面上熟知的企业均为eVTOL的主机厂,承担整机研发和集成的任务,其上游有着许多子系统供应商提供各个专业领域的模块组件。核心子系统主要分为电池、动力系统、飞控系统、通讯系统、导航系统以及机体六大类。

其中飞控系统历来都是飞机的大脑,不论是大飞机还是eVTOL,都是最核心的子系统,保障飞机安全运营的重要一环。eVTOL主要依赖飞控系统实现飞行器的感知、控制和决策。基于eVTOL构型的特殊性,飞行控制技术相比而言更加复杂,比如需要解决旋翼与固定翼状态之间的切换过渡。

狮尾智能的核心研发成员拥有大型民机飞控系统的开发经验,作为国内最有经验的航电系统供应商之一,我们在往期也发布了多篇飞控相关的探索与心得。

——基于AI的航空自动飞行

先进的视觉与雷达点云感知融合技术,实现高度智能的自主避障与全自动起降

——极简操控(SVO)模式

先进的非线性飞行控制算法,自动飞行包线保护,实现航空级的安全可靠。

我们希望完成电传飞控—自动飞行—自主飞行的迭代,带来更智能、更安全、更高效的空中出行方式。

2. 适航取证无法绕开

eVTOL在投入商业运营前,都须取得适航认证。

与互联网“小步快跑、快速迭代”开发模式不同的是,不论是高昂的飞行测试成本和巨大的事故代价,还是每一次调整都需要通过局方的认证,都使得eVTOL的开发无法像小型无人机那样依赖试飞试错的开发。

对于整机的初创企业来说,是否拥有航空工业实践经验、熟悉适航管理的流程和方法、有适航取证经历和体会,对最终是否可以取得eVTOL适航合格审定都至关重要。

目前在eVTOL领域,可以感受到CAAC给予了行业极大的支持。现eVTOL作为新兴产业,在全球范围都风生水起。我国的eVTOL产业链布局全面、基础扎实,可以说具备了未来完成适航及支持规模化的潜力。

3. 大众的接受

让公众接受全新的移动方式、登上空中出租车绝非易事。除了对于eVTOL技术安全性的监管以外,争取居民接受度的另一个关键问题是减轻其对噪音、视觉污染和隐私的担忧。

针对噪音污染一项,eVTOL因构型特殊,独立的多旋翼系统可以调整感知噪音,使其不那么令人讨厌。Volocopter的一次演示后的调查中也显示,观众认为飞机比预期的安静。与直升机相比,eVTOL飞机的噪音水平可以降低20分贝左右。Uber也曾发布过一系列要求,规定了eVTOL噪音需比现有的轻型直升机低15分贝,500英尺(152米左右)处噪音为70分贝左右。(25米处商用飞机噪音为150分贝,安全的郊区噪音为30分贝)

城市空中交通行业尽管现在面临着重大技术挑战,但其自身所带来的优势,(比如大幅降低城际交通的成本、解决传统运输中的碳排放问题、市区交通拥堵)以及全面利好、支持行业发展的政策态度,我们相信航空业终会迎来巨大的革新,中国也可以在这个赛道中争取到世界标准定制的话语权,迎来更大的市场与突破。

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