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何小鹏新目标!2024 年量产飞行汽车,售价 100 万内,能跑也能飞

时间:2021-11-03 15:00:55出处:[ 互联网 ]-电脑资讯网

继10月21日小鹏汇天宣布获得超5亿美元A轮融资后,小鹏在飞行汽车领域又有了新动态。

10月24日,在小鹏科技日的最后15分钟,小鹏汽车CEO何小鹏正式公布了小鹏第六代飞行器的概念视频。

根据介绍,小鹏第六代飞行器通过创新设计机臂、桨叶折叠系统及锁止机构,实现了飞行和陆行的融合,陆行状态长度4.98米,宽度为2.01米,展开桨叶后飞行状态长度为7.01米,宽度为12.2米,整体重量约为小鹏P7汽车的50%(小鹏P7约1.9吨)。

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出于安全考虑,小鹏第六代飞行器还配置了三冗余飞控系统,双冗余动力系统(电池电机电控),同时还放置了多个分布式的降落伞和雷击防护。

而飞行汽车起飞降落及飞行时,搭载的驾驶辅助系统和飞控系统会根据驾驶意图及周边环境的评估情况,辅助驾驶员安全实现起降及空中驾驶。

在飞行器的操作方面,为了更易操作,小鹏在第六代飞行器上还将飞机和汽车的操控进行融合。

具体来看,小鹏第六代飞行器在飞行过程中采用与方向盘解耦的单杆操作方式,陆行时方向盘操作(前后左右转向,平面),飞行时单杆操作(空间立体的,8个自由度控制,前后左右上下以及Z轴旋转),同时飞控系统会辅助驾驶员执行驾驶意图降低误操作影响。

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“我们期望把飞机+汽车+智能这三个技术逻辑一起放在飞行汽车上,但主要以汽车的工程逻辑体系来做飞行汽车。”何小鹏在科技日上表示,真正的飞行汽车应该安全且便宜,也可以从陆行状态随时切换到飞行状态。

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何小鹏还表示,小鹏第六代飞行器的目标是2024年实现量产,销售价格控制在100万元人民币以内,并期待成为全球第一的低空载人飞行设备制造商。

而近期,小鹏之外,其他车企们在飞行汽车领域也是动作频频。比如吉利旗下企业沃飞长空和德国城市空中出行公司Volocopter成立了合资公司沃珑空泰;本田公布了关于垂直起降飞机(VTOL)的开发计划;丰田透露已经开始测试电动垂直起降等技术。

车企们对飞行汽车的野心不言而喻。

参与者众:飞天不是梦

其实近些年车企下场研究飞行汽车的例子不少,生产出来的产品形态各异,但对于究竟怎样才算是最终飞行汽车的适合形态,目前业内并没有电脑讯网的公论。

吉利是在空中出行领域比较积极的车企。

2017年,吉利完成了对飞行汽车企业美国太力公司的收购,并计划在2025年实现全球首台可垂直起降飞行器的量产。

2019年,吉利又参与了对德国空中出行公司Volocopter的C+轮融资,吉利当时表示,要通过融资,帮助Volocopter旗下的Volocity机型在未来三年获得欧洲航空安全局(EASA)的商业认证,从而进一步助推商业化进程。

从目前的进度看,太力飞车Transition(TF-1)在今年1月份已获得全球首张飞行汽车FAA适航证,这是FAA首次给现代飞行汽车产品颁发适航证书。

根据介绍,太力飞车Transition (TF-1)采用混合动力技术,机身以复合材料为主,设计最大起飞重量约850 公斤,巡航速度每小时167 公里,巡航高度可达 3000米,航程可达 670 公里,可搭载两人。

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除了在天上飞,TF-1也可以在地上跑,在地面驾驶时,TF-1的双翼会被收纳折叠。由于采用了创新的动力切换系统,TF-1借助500多米的滑行,在1分钟内就可以由地面驾驶模式转换成飞机模式。

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能跑又能飞,这是人们对于“飞行汽车”概念的最初想象,但由于当前城市的基础设施无法支持需要跑道的飞行车辆,因此现阶段车企更致力于生产基于eVTOL技术的飞行器。

eVTOL是 Electric Vertical Takeoff and Landing的缩写,采用电力驱动,eVTOL飞行器可实现垂直起降和空中悬停。

不同于前文所介绍的第一代产品,太力飞车的第二代飞行器TF-2A就是eVTOL纯电动垂直起降飞车,配有三点轮式起落架,采用上单鸥形翼,机翼两侧的撑杆分布有8个升力电机,升桨高度超过2米,从而使得飞车可基本排除升力组件对周边人员的安全隐患。

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小鹏汽车此前关注的也是eVTOL飞行器。

2020年9月,小鹏汽车和创始人何小鹏与赵德力及广州汇天星际探索科技有限公司合资成立了广州汇天航空航天科技有限公司(以下简称“小鹏汇天”),由何小鹏控股60%,主要进行智能飞行器的制造和销售。

2020年年底和2021年年中,小鹏汇天先后展出过载人飞行器旅航者T1和X2,其中旅航者T1主要由下方的座位和上方的8轴螺旋桨组成,可实现5-25米的超低空飞行,旅航者X2则采用封闭式座舱,可载2位乘客,续航时间可达35分钟,主要用于满足城市内短途出行需求。

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目前小鹏汇天的旅航者X2正在开展符合性测试(例如:高海拔测试等),而在这次的1024小鹏科技日上,小鹏公布的第六代飞行汽车概念,主打”能跑又能飞“,并非当下车企们的主流方案,确实是一个非常大胆和有魄力的尝试。

对飞行汽车有更大胆想象力的还有奥迪。

2017年,奥迪和空客曾提出既可以充当汽车,又可以充当VTOL的Pop.Up概念飞行出租车,该车采用模块化设计,包括了一个乘客舱、一个由奥迪设计的四轮地面适配系统以及一个用于城市飞行的四轴飞行器。

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其设计理念就是车辆可以在乘客家中接到乘客,然后将乘客带到直升飞机场,而在飞机场实现汽车与飞行模块的连接。在2020年,按比例缩小的Pop.Up曾取得试飞成功。

不过由于Pop.Up方案的复杂性和挑战性比较高,奥迪在2019年宣布暂停了相关工作。

今年7月份,摩根士丹利分析师Adam Jonas还在一份报告中预测,特斯拉最终也有可能向“飞行汽车”市场提供产品和服务,因为“潜在的技能可转移性和网络相邻性太强了”。

此外,还有阿斯顿马丁、东风、戴姆勒、Uber、通用、劳斯莱斯、丰田、本田、现代、长城、红旗、大众等车企都有陆续进行关于空中飞行产品的布局或研发。

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梦因何起?

飞行汽车不是新鲜事,但车企为何如今又重拾飞天梦?

当前,汽车整体销量增速日趋放缓,另一方面,则是新能源汽车销量增速迅猛、智能驾驶汽车一路高歌,不过在这场盛宴中,传统车企们却错失先机,只能跟在特斯拉、比亚迪等企业后无奈追赶,焦虑满满。

如何进行智能化、数字化的转型,为企业增加科技基因,找到业务增长新抓手,是如今车企们的共同命题。

在此背景下,全球各大汽车企业不约而同地开始了对飞行汽车的研发或投资,这背后的关键词是“UAM(Urban Air Mobility)”,即城市空中交通,目标是利用飞行器,在城市内提供载人交通与物流运输应用,被认为是解决城市交通拥堵的有效方式。

现代汽车就在2019年成立了UAM专属部门,旨在到2028年通过商业化方式实现“飞行大众化”。

现代汽车称,UAM飞行器的制造将用到汽车制造领域的专业知识,如电池、发动机、轻质材料等,目前现代正为UAM市场、空气动力学设计、飞行软件工程制定战略计划。

根据现代的“UAM-PBV-Hub"智能出行解决方案,现代将与Uber合作研发现代版本的 eVTOL 型个人飞行器(PAV);

PBV(Purpose built Vehicle),则指专用车辆,被设计成可以在运输过程中提供诸如餐厅、诊所、办公室等各种功能,PBV 能实现自动驾驶并利用 AI 找到最佳路线并将 PBV 编队出行;

第三模块则是Hub(枢纽空间),Hub 将被设计为连接空中UAM和地面 PBV 的全新移动空间,其将成为人与人联系起来 并创建新的创新社区的枢纽,根据 PBV 的连接方式,Hub将成为具有无限种应用可能的城市新空间。

但交通拥堵的本质原因是交通供需的失衡,是城市交通模式和现存城市路网结构之间的矛盾。

因此,为了适应和验证自动驾驶车辆、共享出行和AI机器人等新出行工具,丰田专门规划了一个占地面积约70万㎡,名为Woven City的实验场地,今年2月已在富士山脚下的静冈县动工。

根据构想,丰田将未来城市道路分为三类,将其道路建设成网状:

1)快速车辆专用道,只通行实现完全自动驾驶且零排放的出行工具

2)行人和慢速个人出行工具共存的长廊式道路

3)行人专用的公园内步行道

而从丰田关于“Woven City”的渲染视频看,城市空中还有载物的物流配送无人机、有轨列车和载人飞行器,再加上地铁,交通拥堵问题被解决的同时,未来的城市形态、商业模式和生活方式将被大幅改变,不难想象,一系列的产业变革也将由此引发。

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真成投资创始人兼管理合伙人李剑威在今年观察到,UAM已经越来越被资本市场认可,接下来5年时间UAM行业会快速增长。“你会看到很多厂家都会进来,都号称要做UAM;有些上市公司说,我们要转型UAM,它的股价就会涨。”

市场调研机构BRAND ESSENCE在今年2月份发布的一份行业报告则预计,全球eVTOL市场在2021年至2027年将以18.56%的复合年增长率增长。

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让车企们有能力设计生产UAM飞行器的关键词,还有自动驾驶技术和分布式电力推进系统(DEP)。

根据运营模式,UAM市场可分为有人驾驶和可选有人驾驶,像目前的空中飞行公司Joby和Volocopter的飞行器就配有一名专职驾驶员操作,小鹏汇天等则更依靠自动驾驶技术。

李剑威认为,从经济性和安全性上讲,需要驾驶员的技术思路在后期可能面临很大挑战,最终它会被自动驾驶替代。

而随着陆地自动驾驶技术的逐渐发展,小鹏汇天总裁赵德力对新智驾表示,自动驾驶技术是飞行汽车重要的组成部分,也是飞行汽车发展的必需条件。

“自动驾驶技术可增强飞行的稳定性、防止飞行汽车进入危险状态,并对飞行环境进行感知,进行自动避障,从而提升飞行安全性,降低驾驶员操纵负荷。自动驾驶技术对于飞行汽车的大规模推广和应用至关重要。” 赵德力表示。

使UAM飞行器具备商业化应用可能性的,还有近年分布式电力推进系统(DEP)的进步。

分布式电推进(DEP)飞行器是随着电动飞机发展而产生的新概念飞行器,由电机驱动分布在机翼或机身上的多个螺旋桨或风扇构成推进系统,为飞行器提供主要推力。

资料显示,DEP飞行器可利用推进-气动耦合效应,大幅改善飞机空气动力特性,减小机翼面积从而降低飞机结构重量;

其次,DEP推进器无高压涡轮叶片且通过功率的分散,可进一步减缩气动噪声总声压级;

另外,分布式推进器结合推力矢量技术,可为航空器提供直接力控制,从而降低飞机对尾翼和操纵舵面的依赖,多推进器的冗余能为飞机提供更可靠的推力保障。

简而言之,相比于传统飞行器(比如直升机),DEP飞行器具有多种优势,包括飞行器在常规和阵风条件下的稳定性更高、噪音更低、无排放、可靠性更高、运营成本更低、更紧凑、效率更高,安全性也更高,即使有一、两个电机或螺旋桨出现故障,其他工作的螺旋桨也可以让飞机安全地降落。

另一方面,无人机市场经过多年的发展,尤其是珠三角一带无人机供应产业链已趋于成熟,飞控与导航等技术得到快速发展,也为UAM飞行器的相关技术和商业化打下一定基础。

富豪的玩具?

但eVTOL飞行器从设计,到载人测试、批量生产,再到商业化推广和运营,还有很长的路要走。

从实用性看,整个行业还处于比较早期的阶段。

赵德力表示,目前全球有300-400家做飞行汽车的公司,有些已经有实物飞起来了,还有大部分在探索摸索的过程,仍处于PPT阶段。

而且飞行器实物的价格,一般也是超过百万元,根据eVTOL杂志报道,Joby Aviation的每架飞行器制造成本就预计为130万美元。

在赵德力的规划中,小鹏汇天最终的飞行汽车将是一款既能跑又能飞的产品,但这需要真正实现汽车与航空的耦合,难度好比是把两个皇冠级的工业体系汇聚在一起。

因此小鹏汇天第一台真正意义上的飞行汽车,会考虑牺牲一些飞行的性能,从而做好路型。

“所以我们接下来要做的飞行汽车,是能跑能飞的,它将90%的时间在路上开,还有10%的时间是在天上飞。当然随着技术不断的进步、政策不断的开放,可能到后面我们的路行部分会少一些,空中飞的部分会多一些。”

赵德力认为,实现城市空中交通,还有政策、技术、安全性等许多问题需要解决。“用于城市空中交通的飞行汽车的来临还有一段时间,也许10年,也许15年”,赵德力说,“但面向C端用户的飞行汽车,5年内就能来临。”

李剑威则认为,UAM设备、低空安全及低空空域的管理、场景和服务设计,将是接下来5年企业在UAM市场发展的关键环节。

“未来的 UAM市场,对产品形态应该有非常明确的限定。” 李剑威表示,“如果你不能做垂直起降,不能完成自动驾驶,不能集群飞行,不能联网飞行,基本上我觉得就没有入场券。只有能垂直起降能自动驾驶的飞行器,才能够进入未来的UAM市场。”

从技术上看,这涉及车体结构、飞控驾驶和动力推进三大技术领域,由于动力推进技术的专业门槛和难度较高,目前对飞行汽车的研究多集中在前面两个领域。

飞控驾驶方面,飞行自动驾驶和陆地自动驾驶技术在体系上大体类似,都包括感知、决策、定位和控制四大部分,但由于飞行是三维运动且相比地面,场景允许更高的运行速度,因此飞行器要求自动驾驶系统能做到全方位的立体感知和更长的感知距离,对自动驾驶系统的可靠性和安全性要求也更高。

动力推动方面,目前的UAM飞行器更多是对已有的技术和产品进行选型、系统集成和应用,研究较少,这导致当前的飞行器面临着有效载荷低、航程短的问题。

李剑威认为,如果飞行器作为商业运营的话,下一个技术突破方向将是换电。“如果你飞完一次或者飞完十次换一次电,就会很实用。”

商业运营方面,相关企业还面临着飞行器to B还是to C,直接载人还是先载物的抉择。

大疆一管理人员则对新智驾表示,就目前的城市道路条件看,利用飞行器直接载人并不现实,因为这需要城市形态的配套改造,技术难、成本高且回报周期长。

在他看来,在目前的技术水平和数据积累基础上,飞行器可以先做大载重运输,运输距离也得先从中短距的社区运输逐步发展,否则不经济也不可靠。

从容易商业化的场景看,飞行器很有可能先落地观光旅游、飞行物流和急救领域。

赵德力则坚持飞行汽车直接载人的to C方向。

他认为,eVTOL产品to C更符合未来的发展趋势,个人飞行才是终极梦想。“to B不是我们喜欢的场景,想象空间不够大。如果to B,造出来不卖给个人,而是卖给公司跑出租,跟卖给个人相比,你觉得哪一个想象空间更大?”

他对新智驾表示,城市空中交通的飞行汽车的来临还会有一段时间,可能还要10年-15年。“但是能够面向终端客户、面对C端用户的飞行汽车,它就在将来的5年到来,因为这5年我们可以在一些特定的区域先能够飞起来,至少这辆车它还能够开,这就是我们的一个逻辑。”

何小鹏也相信飞行汽车将前景无限,他认为,未来5-10年,飞行将会改变如今城市内和城际间的交通使用体验。“也许在10或20年以后,会有10%-20%的人在空中飞行。

总结

第一个飞行汽车专利在 1918 年发布,期间经历种种起伏波折,始终没有走向大众市场,但城市空中交通(UAM)概念的引入让飞行汽车有了更具象的发展走向,热钱不断涌入的同时,也吸引着小鹏、丰田、本田等企业孜孜不倦探索,人类关于飞行汽车的梦想从来没有褪色过。

飞行汽车无疑是激动人心的,但它的成功运营需要相应基础设施的建设、法律法规和技术的完善等等,而在未来各种可预见或不可预见的冲突和问题中,各方如何在这种创新出行方案和整体出行格局之间寻求平衡,道阻且长。

参考资料:

对话真成投资李剑威:探究全球城市空中交通(UAM)骤然升温的现象背后

https://mp.weixin.qq.com/s/_vXNPvYPmln2-mzcrPKRew

怎么还有人相信飞行汽车

https://mp.weixin.qq.com/s/u0s4pLjhtplyl46Cdwq9rw

EVTOL Aircraft Market Forecast

https://brandessenceresearch.com/aviation/evtol-aircraft-market

黄俊. 分布式电推进飞机设计技术综述[J]. 航空学报,2021,42(3):624037

飞行汽车:上天容易,想要“落地”有点难

http://www.xinhuanet.com/tech/2020-10/19/c_1126627964.htm

小鹏汇天赵德力:五年内造出飞行汽车,主打C端市场

http://www.myzaker.com/article/61642add8e9f091676723400

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