2016 年是一個很難在人們記憶裏留下深刻印象的年份,不過這年年初,有一些關于飛行的幻想正在萌發。
▲ 億航 184
當年的 CES(國際消費電子展覽會)上,創業公司億航展示了「全電力低空自動駕駛載人飛行器-億航 184」,并展示了由 CG 動畫和實機拍攝拼接而成的演示片,還表示會在 3-4 個月内商用。
然後接着就是 2 月春節檔上映的爛片《美人魚》,裏面有一個場景,一個富豪面對堵車長龍豪不急躁,邪魅一笑,開着一個飛行背包就繞開車流直達目的地。現實中,深圳光啓也有類似的飛行背包展示,名叫光啓馬丁飛行包。
8 年多的時間過去了,這兩類産品依舊停留在演示階段,和普通人無緣。光啓也可以業已破産的柔宇,還有華大基因一起,被坊間稱爲「深圳三大騙」。
至于低空載人飛行器,則延展稱爲 eVTOL(電動垂直起降航空器),被不少人給予厚望,認爲是改變未來出行,實現科幻場景的下一代交通工具。
eVTOL 的縮寫過于抽象,「電動垂直起降航空器」字數太多,載人無人機聽起來自相矛盾,在此我們還是用通俗的「飛行汽車」來概括這類四軸或者六軸多旋翼載人電動垂直起降飛行器,巧合的是,目前主要研發這類飛行汽車的兩家企業都位于廣州:前面提到的億航,和小鵬彙天。
▲ EH216-S 試飛
億航最新的産品是 EH216-S ,已經在多地實現了載人實驗飛行,也給一些景區等單位進行了交付。
小鵬彙天最新的産品則是前不久演示的「陸地航母」,由一輛電動汽車和一架「飛行汽車」組成,飛行汽車可以通過折疊裝載在電動汽車尾部,也可以通過電動汽車進行充電補能。
▲ 小鵬彙天一體式飛行汽車 CES 現場展示飛行模式
8 年時間,飛行汽車有一些變化,但更多的還是不變。變化是政策上低空經濟概念興起,官方也發證,鼓勵企業進行相關嘗試。不變的是飛行汽車的形态,依舊是電池作爲動力源,4 個或者 6 個電機搭配旋翼,垂直起降,簡言之,還是超大号的無人機。
如标題所言,「飛行汽車」最大的問題不是能不能飛起來,四軸旋翼飛行器其實是個力大磚飛的典型,飛起來并不難,難的是「安全冗餘」這件事。
現代民航業毫無疑問是把「安全」放在第一位的行業,因而從裏程和事故率的對應關系看,飛機是最安全的交通方式,即便如此,一旦出現空難,那絕對是世界級的新聞,無論是 9 · 11 還是馬航飛機失聯,亦或是上次東航空難,都是行業裏的重大事故。
飛機之所相較之下安全,很大程度上是因爲飛機有完全的「安全冗餘」措施,最典型的就是雙發或者多發設計,當一個發動機故障的時候,另一個發動機也能提供足夠的推力維持飛行,并安全降落。四發飛機如波音 747 和空客 A380 在多個引擎失效的情況下仍有相對較高的安全餘地。
此外,飛機的飛行控制系統(包括操縱杆、襟翼、方向舵等)通常至少有兩個獨立的控制系統,以确保即使一個系統失效,另一個系統可以接管控制,也有一些飛機甚至會采用三重冗餘設計。
除了飛行控制系統之外,包括液壓系統、燃油系統、導航系統等等,大飛機也都采用了至少兩重的冗餘,當一套系統出現故障之後,另一套系統能夠馬上進行接管。
雖然四軸或者六軸多旋翼飛行汽車看起來電機多,但它完全不是冗餘設計,恰恰相反,一旦其中一個電機故障,旋翼不轉了,反而會大大影響飛行的穩定性,尤其是四軸飛行器,要是一個旋翼停擺,那輕則不穩,重則墜落。
可以這麽說,四軸飛行汽車先天就有安全劣勢,在動力上完全沒有冗餘和備份,一旦出故障,就沒有挽回的餘地。
并且,四軸飛行汽車也不是變大的四軸無人機,我們看到大疆等品牌的無人機非常靈活,這是因爲它旋翼很小,轉動慣量也不大,加上大疆的飛控系統很智能,通過陀螺儀,加速度計,氣壓計等傳感器獲得飛機姿态位置信息,配合避障系統,可以迅速調整姿态,進行各種炫酷操作。
載人的飛行汽車因爲重量關系,旋翼的槳葉就做得非常大,加上電機的高轉速,使得它的槳葉一旦高速旋轉,就會産生巨大轉動慣量,這種情況下想要做到像小型無人機那樣的靈敏控制就異常困難,所以飛行汽車對于飛控系統的要求也相當之高。
而在 2022 年一篇晚點 Auto 和小鵬彙天創始人趙德力的訪談中,我們也看到,這類飛行器還遠沒有達到令人完全放心的程度。
晚點 Auto:你們飛多少米高度?
趙德力:最早探索飛高一點,後來探索飛低一點,現在考慮到用戶的心理承受程度,可能就是超低空飛行。 我們這個飛車有很多保護和安全的冗餘設計,比如安全帶、氣囊、緩沖,各種保護做完了,從 10 米、8 米掉下來,不會對人造成緻命的傷害。
晚點 Auto:大家擔心的可能不止是緻命,大家不想受傷。
趙德力:我們是産品方,肯定希望是把傷害減少到最低,萬一極低概率有墜落發生,也不會有人死亡。這種墜機首先失效概率很低,電動化之後,相對直升機來說它的結構更加簡單,可靠性更高。
也就是說,這種安全保障是「盡可能不造成緻命傷害,而非不造成傷害」。
另外,在這次訪談中,趙德力也很坦誠地說了一些測試事故,其中他本人也受到了嚴重的傷害。
晚點 Auto:這麽多次測試有出過問題嗎?
趙德力:有出過兩三次問題。最嚴重的是被螺旋槳打到腳指頭,粉碎性骨折,在醫院裏做手術。現在還有個腳趾頭彎不過來,有些骨頭都沒找到。我要躺在醫院至少 40 多天,大概躺了一周就強行出院了,還簽了一個免責協議。 早期測試有很多不确定因素,環境的因素,設備可靠性的因素。
除了極難被解決的安全問題之外,其實四軸或者六軸多旋翼結構,在動力經濟性上也是很不劃算的選項,隻不過小型無人機不太需要考慮這一點,但載人的飛行汽車卻沒法忽視這個問題,一架隻能飛十幾分鍾,續航三四十公裏的交通工具,适用性和實用性都不高。
從古代的萬戶想要自制火箭飛行,到萊特兄弟,再到飛行汽車和飛行背包的嘗試,沒有翅膀的人類對飛行的渴望從未停歇,但正如翼裝飛行這項迷人又危險的極限運動那樣,飛行和安全從來都是以矛盾的方式相伴。
個人飛行時代或許會來,但一定是解決了安全問題,因爲起飛早已經不是難事,安全降落才是最大的挑戰。
注,題圖《萬戶飛天》,由 DALL-E 生成