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大疆吊小鹏,车企要卷上天了
2022 年 11 月 3 日
创业邦杂志
飞行派、造车派路线之争,谁会笑到最后?
作者丨
王艺
编辑丨海腰
题图丨
图
虫创
意
近日,小鹏发布了其新构型概念飞行汽车,这是其继“旅航者X2飞行器”10月10日迪拜首飞后,小鹏汽车再一次出牌。
与“旅航者X2飞行器”无法地面行驶不同,这款新构型概念飞行汽车能够在开放道路自由行驶,可以进行陆行和飞行模式的切换。也就是说,这是一款既能“跑”也能“飞”的汽车。
来源:汽车之家
这款飞行汽车的尺寸和常规汽车相当,采用了分布式多旋翼结构,具备机臂折叠收纳系统,比起去年1024科技日上公布的飞行汽车方案,这款新构型概念飞行汽车的机臂及桨叶更短,飞行状态总长、总宽更小,对起降场地的尺寸限制更小,飞行的可通过性更好,使用更便捷。
同时,这款飞行汽车的整体系统设计复杂度更低、噪声水平更低,还具备飞控的容错控制功能和动力的双备份,即使发生单点失效的情况,也依然能够保持可控的飞行和安全着陆。
对于未来的立体交通,一直有“飞行派”和“造车派”的路线之争,他们谁会笑到最后?
图片来源:雪球
能跑能飞,造车派心中的星辰大海
1024科技日的小鹏飞行汽车视频公布后,就引来了一大波人的吐槽。
“这不就是大号无人机吗?”
“大疆吊小鹏。”
“这是最新款的飞行汽车?看起来不过是普通汽车上绑了四个巨型螺旋桨?”
尽管小鹏后来回应称,“飞行汽车90%的情况下,是开车;10%的情况下,是飞行”——小鹏明确指出飞行汽车是可陆地行驶的汽车,安全的低空飞行器,拥有很低的上手难度。用其官方话术,每个会开普通汽车的人都能驾驭这款飞行汽车,陆行时使用方向盘,飞行时单杆操作,飞控系统会辅助驾驶员执行驾驶意图。
但是,这款汽车仍然与人们想象中的飞行汽车大相径庭。
这就要说到飞行汽车的两个派别:
飞行派和造车派
。
所谓
“飞行派”
,指的是以波音、空客、中国商飞等为代表的飞机制造商,以谷歌、英特尔、Uber为代表的科技公司,以及Kitty Hawk(现Wisk)、Joby Aviation、Lilium、亿航智能、时的科技、峰飞科技等创业公司。
这些公司要么是有着强大飞行器基因的老牌厂商,要么是有着强大技术实力的科技巨头和科技新锐,在技术和人才上有着充足的储备,其飞行汽车产品长得也不像汽车,没有轮子,不能在地上跑,而是更像一个小型的直升机或飞行器。
严格说来,他们的产品是eVTOL( electric vertical take-off and landing)——电动垂直起降飞行器。这些eVTOL能像直升机一样着陆和起飞,像固定翼飞机一样巡航,不挑起降环境,一般用于城市载人或者短途物流。
左上:Joby Aviation S4;
右上:
Airbus CityAirbus、
左下:
大众V.MO;
右下:
亿航184
而
“造车派”
则以小鹏、吉利、广汽、丰田、现代、大众、本田、戴姆勒、奥迪、通用、铃木等车企为主。这些车企均有布局飞行汽车,知名的如小鹏旗下的小鹏汇天、吉利旗下的太力飞车(吉利收购美国飞行汽车公司Terrafugia后将其改名太力)、现代集团的Supernal、丰田的SkyDrive、大众汽车的V.MO等。
虽然这些厂商生产的飞行汽车产品大部分也是eVTOL,但是他们的梦想更为宏大——希望自己的飞行汽车既能在天上飞,也能在地上跑。
而“造车派”还真生产出来了这样的产品,代表作是小鹏汇天刚刚发布的新构型概念飞行汽车和吉利收购的Terrafugia(太力飞车)旗下产品Transition。
左上:Terrafugia Transition;右上:丰田SkyDrive
左下:SupernalS-A1;右下:奥迪 Pop.Up
既能跑又能飞的“飞行汽车”和能垂直起降的“eVTOL”,是两个概念,两种不同的东西。
eVTOL是飞行器,而飞行汽车是汽车和飞机的结合体。目前,行业里还没有形成统一的对eVTOL的中文简称,因此还是叫它eVTOL。
也就是说,小鹏此前发布的“旅航者X2”,严格来说应该属于eVTOL,而刚刚发布的这款“新构型概念车”,才是真正的飞行汽车。
但是,正如刚发布时遭受的群嘲那样,小鹏这款新构型概念飞行汽车(也称X3飞行汽车),在设计理念、技术基础和商业前景上,都存在明显的BUG。
首先是设计理念上的自相矛盾。
从科学的角度看,
能飞和能在地面行驶是两种无法兼容的功能,从空气动力学到重心,再到稳定性,都互相矛盾
——对大部分没有机翼的eVTOL来说,要求机身的重量足够轻、重心足够高;而对于飞行汽车来说,它首先是一台车,要求重心足够低、有更大的重量,才能有更强的抓地力,跑起来更稳定。
“eVTOL和飞行汽车本来就是两种东西,二者背后的逻辑完全不同。飞行汽车是要实现门对门交通的无缝衔接,而eVTOL是希望提升城市交通效率”,飞控专家王谦说,“飞行汽车最大的优点就是既能飞又能跑,能够行驶至起降点,而eVTOL几乎没有地面机动能力。但是,就性能和可实现性来说,既能飞又能跑的飞行汽车,存在诸多法律、技术和操纵逻辑难题,在可预见的将来,很有可能既飞不好、又跑不好。”
其次是技术基础的不完善。
以飞行汽车和eVTOL为代表的飞行器最关键的三个技术难点,是动力、结构和飞控。电池密度决定了飞行器是否有足够的的动力维持起降和巡航;旋翼构型决定了飞行器飞行的高度和起降的速度;飞控则决定了飞行的姿态和稳定性。
小鹏官方称,其最新款飞行汽车采用了“分布式多旋翼构型”,也就是四个螺旋桨吊着一台车在空中飞行。这种构型的飞行器虽然结构简单、运动部件少、配件易更换,降低了从研制到取证再到生产的难度,但是载重量小且效率极低,很难实现超过30分钟的总续航时间。
在飞行器设计行业,多旋翼向来是处于鄙视链底端的存在——
因为在气动设计领域,尽可能的加大升阻比才会获得更高的效率,除非遇到材料或者结构限制才会选择纯多旋翼构型的方式。
正如小鹏公布的试飞视频那样,这款拥有四个巨大螺旋桨的飞行汽车仅在30米的低空飞行了几分钟就摇摇晃晃落地了,尽管其落地后工作人员中里响起了雷鸣般地掌声,但仍然无法掩盖这款汽车的致命弱点:这款车的重量约为两吨,和小鹏P7不相上下,这也就意味着,需要极强的动力才能保证这款飞行汽车的顺利起降和航行。
马斯克曾经公开表示,要实现载人飞行器的商用,电池能量密度至少要达到400Wh/kg。城市空中交通社区Aviary Project的创始合伙人Pamir Sevincel也曾表示,只有当电池能量密度达到350-500Wh/kg的标准时候,才能实现高频、高节奏、高吞吐量的空中飞行。
而当前动力电池的能量密度大都在250Wh/kg左右,即使是宁德时代刚刚发布的CTP3.0麒麟电池,能量密度也只能达到255Wh/kg,远远低于马斯克所说的400Wh/kg。
多旋翼的构型、未达标的动力系统加上短暂的续航时间——这些都决定了小鹏的这款X3飞行汽车只能是一款概念车,还远远达不到量产的标准。
为什么车企都想“上天”
为什么包括小鹏在内的这么多车企都想做飞行汽车和eVTOL呢?
首先是市场空间巨大
。摩根士丹利的一份研究报告显示,未来20年是飞行汽车的井喷期,到2040年,市场规模将高达1.5万亿美元。作为对比,中国发展迅猛的新能源汽车今年的市场规模还没突破万亿。蓝海广阔,机遇无限。
其次是解决现实问题的需要
。
城市拥堵问题
已经成为了当下绝大多数城市的通病。
百度地图发布的
“
2021
年度交通拥堵榜单
”
显示,
2021
年中国最拥堵的城市排名前三位分别是北京、重庆和长春,其中重庆通勤高峰期的速度为
25.27km/h
,只比一个人步行的速度快了
5
倍,甚至约等于一个人快速骑行的速度。这时候如果有一辆能够垂直起降且能够飞行的汽车,则会大大节省出行的时间成本。
第三,汽车工业有着百年的历史积淀、优秀的技术人才和成熟的产业链,这意味着其制造产业链上有着相当多可复用的东西
。飞行汽车和eVTOL最重要的组成部分有三个,分别是飞控模块、动力系统和结构材料。在动力系统方面,有四个非常重要的核心部件——电机、电调、桨和电池。
目前的新能源汽车产业里,电机和电调的技术已经相当先进了,完全可以复用到飞行汽车和eVTOL上。eVTOL行业里也有很多来自新能源汽车动力系统的技术人才。
在工艺方面,新能源汽车自动化生产线上的机械手、机器人等设备也同样可以用于飞行汽车和eVTOL的生产,节省了重新布局生产线的人力物力成本。
尽管现在飞行汽车的结构、动力和材料技术都还很不成熟,但用于辅助出行的eVTOL领域发展却十分迅速:仅2021年,eVTOL就获得了50亿美元的投资;Joby、Archer、Lilium和Astro Aerospace等eVTOL企业均已上市;中国吉利集团旗下Terrafugia(太力飞车)的TF-1和由斯洛伐克Klein Vision(克莱因视觉公司)研制的 AirCar也分别于去年和今年完成了适航认证。
目前,eVTOL已经可以实现时速超320km/h、最大载荷220kg的载人飞行,飞行高度也能够达到1000m-3000m。
或许在未来,eVTOL能够早飞行汽车一步,提前实现人类的飞行梦想。
*飞控专家王谦对此文亦有贡献。
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