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电动空中出租车完成最艰难测试,商用仍面临多重挑战

2026-10-13 18:51 Deni Ellis Béchard Scientific American 阅读 0
核心摘要: 英国初创公司Vertical Aerospace近日成功完成电动垂直起降(eVTOL)飞行器VX4的关键过渡飞行测试,实现了从直升机模式到固定翼飞机模式的转换。这一里程碑标志着电动航空技术取得重大突破,但

电动空中出租车完成最艰难测试,商用仍面临多重挑战

2026年4月14日清晨,在英国西南部的科茨沃尔德机场,一名试飞员驾驶着一架名为VX4的电动垂直起降飞行器(eVTOL)垂直升空。这架由英国公司Vertical Aerospace打造的空中出租车,在完成一次关键测试后,向商业运营迈出了重要一步。

测试过程中,VX4的八副螺旋桨像无人机一样将其托举至空中。随后,前四副螺旋桨向前倾斜,飞行器加速前进,不再像直升机那样依靠旋翼悬停,而是像小型飞机一样依靠机翼巡航。片刻之后,它逆转了这一过程:螺旋桨重新向上倾斜,飞行器减速,恢复悬停状态,并垂直降落在起飞时的同一平台上。

Vertical Aerospace成立于2016年,总部位于布里斯托尔。通过完成这次测试,该公司实现了eVTOL开发中最困难的技术之一:其原型机成功完成了从直升机飞行模式到飞机飞行模式的转换,并再次返回。然而,原型机获准飞行是因为监管机构认为其足够安全以进行测试,而获得认证的商业飞机则必须足够安全,让陌生人愿意将自己的孩子系在座位上。

Vertical Aerospace是首批演示有人驾驶过渡飞行的西方开发商之一。这次飞行之所以重要,还在于其监管背景。其他开发商飞行是为了证明技术可行,而Vertical则是在为认证积累证据。Vertical首席工程师David King表示:“这次飞行的意义在于,它从一开始就按照认证路径的方式实现。”换言之,Vertical正越来越接近运营一家空中出租车公司的实际业务。

King的eVTOL之旅始于1989年他在波音公司参与V-22鱼鹰倾转旋翼机的工作。鱼鹰是第一款量产倾转旋翼机,其螺旋桨可在支架上旋转,垂直起飞时朝上,水平飞行时向前倾斜。在接下来的近三十年里,King在贝尔公司和意大利航空航天公司莱昂纳多从事民用倾转旋翼机(鱼鹰的载客版本)的研发工作。他于2023年决定加入Vertical,因为VX4本质上就是一款配备电动马达的倾转旋翼机。King指出,倾转旋翼机的美妙之处在于,从施加动力到在机翼上巡航只需不到一分钟,从推力支撑到机翼支撑过渡的基本原理已经得到验证,剩下的工作是根据不同天气和航线调整系统以承载不同载荷。

佛罗里达州安柏瑞德航空大学专门研究飞机认证的助理教授Daniel Pleffken对这次飞行的意义持更为审慎的态度。他认为,一次成功的飞行表明某样东西可以工作,但认证需要证明它在所有预期条件下都能安全、一致地工作。在监管机构允许其搭载乘客之前,该飞行器仍需从故障测试、重复飞行和设计评审中积累证据。

Vertical的处境不同寻常。自2023年以来,英国民航局(CAA)一直监督VX4的每一次试飞。大多数eVTOL公司根据研究飞行许可证飞行其原型机,但产生的数据不计入认证。Vertical则根据一项协议飞行,该协议三年来一直在为认证积累证据。King表示,他们正在向监管机构证明,他们拥有全面型号认证所需的工程能力、设计保证流程和内部治理能力。

另外两家完成有人驾驶过渡飞行的西方开发商——加利福尼亚州的Joby Aviation和佛蒙特州的BETA Technologies——是在美国联邦航空管理局(FAA)的实验许可制度下完成的。中国开发商进展更快——亿航于2023年获得了全球首张eVTOL型号合格证——但西方航空公司和航空当局并不将其监管框架视为等同。实验许可证允许飞行,但不会建立相同的认证档案。欧洲航空安全局(EASA)为eVTOL制定了全新的规则手册,CAA已采纳该规则。相比之下,FAA通过拼凑为小型飞机和直升机制定的规则来认证eVTOL。Pleffken认为,欧洲框架通常更清晰,因为它是专门为这类飞机设计的。

但Pleffken强调,清晰不等于宽松。FAA、CAA和EASA使用不同的监管架构,但一个系统的基础安全意图并不一定低于另一个系统。欧洲系统更易于导航,因为其规则手册从一开始就是为eVTOL编写的——但这意味着它更易于学习,而非更易于通过。换句话说,Vertical的试飞之所以重要,是因为该公司三年来一直在为正确的考试做准备,而考官就在现场。

即使获得认证也无法解决所有问题。空中出租车只是几乎还不存在的交通基础设施的一部分。Pleffken指出,主要限制因素越来越是运营生态系统,而不仅仅是飞机本身。垂直起降场、充电基础设施、空域整合、飞行员培训、维护和操作程序都需要同步成熟。如果某个环节滞后,整个系统就会滞后。垂直起降场是专门建造的起降平台,配备充电器和空中交通协调功能,本质上是为大型SUV大小的飞机量身定制的小型机场。目前此类设施建造甚少。数十架此类飞机如何与直升机、无人机以及彼此共享低空城市空域的空中交通规则仍在制定中。

生态系统问题是佐治亚理工学院教授兼城市与区域空中交通中心联合主任Laurie Garrow的研究专长。她的研究团队花了近十年时间试图回答飞行演示无法回答的问题:人们真的会花钱乘坐这些飞行器吗?该行业甚至尚未确定eVTOL应该是什么样子。Vertical的VX4是倾转旋翼机,但竞争对手建造了具有独立升力和巡航螺旋桨的飞机,或像放大版无人机那样排列许多小旋翼的飞机。Garrow表示,目前eVTOL的设计如同狂野西部,由于没有先例,无法知道哪种设计最适合特定任务或情况。

Vertical的目标是在2028年底前同时获得CAA和EASA的客运认证。随后FAA将审查欧洲的认证结果,并决定是否接受其在美国运营。为了获得最终证书,Vertical计划建造七架预生产的Valo飞机,这是一款与VX4相似但根据三年飞行测试数据修改的新机型。

Garrow还指出了空中出租车工程师无法通过飞行解决的问题:来自地面交通的竞争。自动驾驶汽车已在一些城市投入商业运营,在自动驾驶汽车中放松且高效的通勤与eVTOL试图吸引的是同一类客户。她指出,研究表明,在自动驾驶地面车辆中要放松得多,效率也高得多,因此人们不愿意为乘坐飞机或eVTOL支付同样多的费用。

在2021年的一篇论文中,Garrow及其同事对美国40个大都市区的空中出租车通勤潜力进行了排名,发现全美通勤者可能真正乘坐eVTOL的行程中,约有一半集中在其中六个大都市区。这种集中表明市场比该行业城市通勤的宣传要窄。她个人认为,首批用例将出现在旅游应用中,例如在夏威夷火山或大峡谷上空,这些地方目前使用直升机。她将当前时刻与商用喷气发动机问世后的几年相提并论。当喷气式客机首次飞行时,从伦敦到东京的行程需要超过24小时和多达10次经停,票价经通胀调整后相当于今天的头等舱价格。技术是真实的,但市场需要时间来建立。


参考文献: Deni Ellis Béchard. An Electric Air Taxi Passes Its Hardest Test. When Can Passengers Fly?. Scientific American, 2026; DOI: 10.1038/scientificamerican04252026
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