王济桥

在2019年的巴黎航展上，空客、波音、达索、GE航空、罗罗、赛峰和联合技术这7家全球顶尖企业的首席技术官共同发布了推动航空业可持续发展的声明，并承诺将合作研发全新的电动飞机和推进技术，加速推动航空业进入“第三时代”。而他们口中的“第三时代”指的是航空器继活塞时代、涡轮时代后的电动时代。由此可见，如今全球航空业已处于电动飞机革命的风口浪尖。

但由于受到技术限制，短期内电动飞机大面积应用于商用航空领域还有一系列问题有待解决。然而，也有一些有识之士提出，在公务航空领域，电动飞机将有望率先实现应用。如果这一设想变为现实，那么电动飞机将有望使城市空中交通计划从一个颇具前景的概念转变为未来的空中高速公路。

电动飞机的研发热潮

如今，航空业对于电动飞机的研发热情是前所未有的。欧洲知名咨询公司罗兰贝格曾在一份市场调查报告中写道：“电推进技术开启了航空航天业新的创新時代，这是过去几十年所未曾有过的景象。”

罗兰贝格在一份调研报告中指出，目前全球共有200多个电动飞机项目正处于研发阶段，其中超过一半是2017年以后开始的新项目。同时，这份报告还从使用模式、项目来源地、飞机动力源、推进类型和投资方等几个角度对在研电动飞机项目进行了分析。

从使用模式来看，在研电动飞机项目的使用模式主要有城市空中出租车（UAM）、通用航空运输和商用航空运输这几类，并且大多数电动飞机都在朝着通用航空或城市空中出租车方向发展。从项目来源地看，美国和欧洲依然是主要的市场。但需要特别指出的是，中国的亿航电动垂直起降飞机、巴航工业和优步合作的电动垂直起降飞机也取得了不错的成绩。

从技术方面来看，大多数项目是全电动的，电池是唯一的动力来源，这类飞机的主要目标市场是通用航空市场和城市空中出租车市场。其他一些采用混合电推进技术的项目主要用于干线或支线飞机。

从项目投资方来看，在研项目中，约有60%的项目是由初创公司和一些独立人士投资的;30%由传统航空企业投资，其中波音、空客这样的行业巨头又占据了近一半的份额;剩下10%的项目由科研院所、政府等投资。从这组数据中不难看出，相比传统的航空企业，那些更具创新精神的初创公司对于电动飞机更具研发热情。

一些颇有成效的研究

尽管目前电动飞机的研发如火如荼，但真正取得实质性研发成果的项目并不多，空客伐诃那（Vahana）验证机就是其中一个。

伐诃那项目是空客位于硅谷的A3研发中心开发的一款单座、自动驾驶电动垂直起降（eVTOL）验证机，该机宽6.2米、长5.7米、高2.8米，重745千克，计划于今年推出量产版。

伐诃那验证机拥有两组倾转机翼，每组机翼上装载有4个45千瓦的电机，配装3桨叶的螺旋桨。该机于2018年1月31日成功完成首次悬停飞行测试，9月开展悬停-巡航转换飞行试验。2019年5月3日，伐诃那验证机在第58次飞行测试中完成了首次垂直和前向飞行之间完整过渡;2019年6月，伐诃那验证机在巴黎航展进行了展示;2019年11月14日完成了第138次飞行测试后，项目结束。

作为空客进军UAM市场的第一款验证机，空客通过伐诃那项目成功实现了全电动垂直起降飞行和自主飞行，并加深了对eVTOL商业模式的理解，为空客继续深耕UAM市场奠定了良好的基础，同时也给其他相关方提供了有益的借鉴。

在空客之外，乔比航空也被业界公认为电动飞机研发领域最具潜力的企业。前不久，该公司刚刚公布了首款5座eVTOL的研发进展。

乔比航空2009年成立于美国加州，与许多初创公司的高调不同，乔比航空一直颇为低调。今年1月，乔比航空在公司官网上发布了一款名为S4的飞机的外观图。

事实上，在2015年，乔比公司就已经进行了700次以上的缩比模型试飞，2017年开展了200次以上的第一代全尺寸原型机试飞，实现了超过15分钟、24.1公里的远程遥控飞行测试，2019年开展了第二代全尺寸原型机试飞。通过多年的技术积累，乔比航空目前已经明确了第一款量产型eVTOL将采用分布式电推进加倾转旋翼的布局。

乔比航空近期发布的S4机长6.4米，翼展11.6米，机身采用复合材料和前三点式起落架，能够在仪表或可视飞行规则下全天候飞行。S4的最大航程可达278公里，巡航速度为242公里/小时。

从已经公布的信息中可知，S4具备几个非常重要的特质。首先，也是最为重要的，是高安全性设计。S4采用了动力和控制冗余安全设计，从而能够很好地确保安全，这也是城市空运飞行器的基本要求。此外，静音设计也是S4的一个亮点。低噪声是eVTOL的关键指标，S4的设计噪声比直升机低100倍。

在适航取证方面，乔比航空也在进行创新探索。与大多数的eVTOL一样，S4介于美国联邦航空管理局（FAA）FAR-23部和FAR-27部规章之间，动力和螺旋桨也必须符合FAR-33部和FAR-35部规章的要求。为此，乔比航空正在与FAA合作编制S4的表明符合性方法，目前相关工作已经完成了70%～80%，其中结构、机械和飞控部分已完成了50%。乔比航空表示，未来S4的适航审定将包括机体和电驱动部门在内，但是颁发的型号合格证将只有一个，并不会针对电驱动系统单独颁发型号合格证。

能否在公务航空领域率先应用

相比全电推进或混合电推进技术在支线和干线飞机上的使用还有很多技术问题有待解决，eVTOL这类飞行器的商业化应用的难度要相对低一些。

从推进系统来看，采用锂离子技术的电池、氢燃料电池和混合动力充电技术，可以为飞机提供数小时的飞行动力。电机技术方面也已经有了长足的进步，已有的电池和电机相配合，可以高效转化为大扭矩、旋翼产生的升力，同时多旋翼的设计也为飞行提供了必要的安全性和更好的飞行性能。此外，诸如复合材料这类的新材料已经开始被应用于电动垂直起降飞行器上，这种新材料的应用可以帮助研制企业不断优化气动外形设计，为飞行器提供更大的自由度，且需要的维护更少，进一步提高安全运行水平。与此同时，更先进的航空电子设备也已经开始被应用于电动垂直起降飞行器上，从而帮助飞行员更安全地驾驶飞行器。

正因为技术的不断进步和发展，业界认为，未来如果电动垂直起降飞机投入市场，那么城市空中交通（UAM）将有望成为现有交通系统中越来越重要的组成部分，尤其将对公务航空产生深远的影响。

首先，从市场的角度来看，城市空运和区域空中交通（RAM）可满足商务出行的需要。对于公务机运营商来说，适当地在现有公务机机队中加入电动垂直起降飞机这类的新型飞机，就能够解决商务旅客“最后一英里”或“门对门”服务的问题。而对于运营商来说，这类飞机所占的基础设施空间很小，大多数此类飞机都可以停放在两条车道上。

其次，对于公务机运营商来说，电动垂直起降飞行器可以直接使用大部分现有的直升机机场。当前很多直升机场具有运营证书和空域使用权，可以立即开始部署eVTOL飞机，这意味着那些公务机用户可以非常便捷地到达世界上大多数地方。当然，也有一些直升机机场需要改造后才能使用，如增加充电站、混合动力飞机加油站、乘客候机室和其他设施，但改造成本并不会很高。

此外，当地政府可能会修改一些法规，正在使用的直升机机场可能会增加和过渡到使用eVTOL飞机，而那些未使用的直升机机场，也会因使用UAM而獲得经修订的运营证书和空域权。对于采用eVTOL飞机的公务航空旅行而言，大多数机场已经具有直升机起降设施，可以很容易地对其进行改造以支持UAM。运营良好的机场将UAM与常规机场运营融合在一起，还可以最大程度地发挥其设施的实用性和便利性。

第三，与传统飞行器相比，垂直起降飞行器的噪声更小。最近的噪声特征测试表明，两座的电动飞机在250英尺的高度悬停时产生的噪声低于65分贝，在1500英尺高度时产生的噪声低于35分贝，明显低于现有的商用旋翼飞机。

第四，电动飞机的航程比较适中。电动飞行可用于执行从10英里到200英里不等航程的各种任务。这一特点十分适合于商务人士解决地面交通拥堵的问题。

第五，相比传统的飞行器，这类电动飞机具有绿色足迹。全电动或氢/电动飞机的排放量甚至为零，这在航空业日益关注绿色环保的当下，是一个十分重要的优势。

从具体市场开拓的角度来看，电动垂直起降飞机也大有可为。

首先，这类飞机可以为客户提供非常便捷的穿梭服务。正如上文所说，对于公务机运营商而言，使用eVTOL飞机或服务能解决“最后一英里”或“门对门”的问题，改变短程航空运输的潜力。此外，还可以吸引一些企业以包机的形式，将垂直起降飞机用于日常往返服务。

其次，是按需空中出租车服务。在大城市，地面交通拥堵的问题十分常见。正如那些摩天大楼能够更有效地使用有限的土地资源一样，城市空运也将利用三维空间来缓解地面交通拥堵问题。因此，公务机运营商就可以将垂直起降飞机作为空中出租车使用，用户通过呼叫“空中出租车”的方式来进行预订。

第三，是区域空中交通服务。研究发现，使用UAM进行短途区域间旅行（例如，雷斯顿、弗吉尼亚州到偏远的巴尔的摩地区的直升机场，或者洛杉矶市中心的直升机场到圣地亚哥郊区的直升机场）是十分有意义的。使用eVTOL进行区域航空运输将可能颠覆当今的商业航空运输模式。事实上，未来像乔比航空这样的初创公司所推出的产品很有可能彻底颠覆人们的出行方式。

当然，任何事都有两面性。尽管eVTOL的应用可以带来很多好处，但也有一些问题有待解决。如监管方和运营方如何尽快熟悉这类新产品，确保其运营的安全性？如何为这种新型交通工具开发安全、可靠的基础设施？目前，美国国家公务航空协会（NBAA）和一些其他相关行业组织正在制定相应的规章。尽管距离大范围使用eVTOL还有时日，但毋庸置疑，城市空运将对公务航空的未来产生深远影响。