优步城市共享空中出租车的愿景

格拉汉姆·沃里克

网约车巨头优步公司发布了一份86页篇幅的白皮书，详细描述了该公司对城市共享空中出租车的愿景。该公司认为采用分布式电推进系统的垂直起降飞行器不仅具有良好的安全性，而且在成本和噪声方面非常适合在城区运营。白皮书中从飞行器性能目标、成本、监管认证和基础设施等方面介绍了该公司对这一新兴事物的看法和期待。

如果技术和法规允许，网约车公司优步公司（Uber）希望尽快在交通拥堵的城市运营空中出租车，为研发此类飞行器的研发企业提供他们急需的东西。

在10月27日发布的这份长达86页的白皮书中，优步详细介绍了该公司的概念。不仅为飞行器研发企业提出了设计要求，还列出了让城市空中交通这一概念变成现实所需的认证、基础设施、空域和监管要求。

优步的概念基于的是采用分布式电推进（DEP）技术的4座小型垂直起降飞行器，以提高安全性和降低噪声。初期将由1名飞行员驾驶，但最终将采用自动驾驶。

优步公司首席产品官杰夫·霍尔登说，优步不会生产这种飞行器，与自动驾驶汽车一样，优步只会购买和运营。该公司还准备与多个城市在审批和基础设施投资方面展开合作，并与制造商和监管机构进行合作，以加快认证进程。

“优步的价值主张把时间还给人们，让人们可以在后座上做点什么，而不是开车，”杰夫·霍尔登说。“我们在改善城市交通方面发挥了一些作用，希望能让交通效率继续提高，因此飞行是很自然的延伸选择。我们看到了从地面2维移动转向空中3维移动的可能性，这提供了一种新的，不仅容量具有可比性，而且速度更快的交通方式。”

他说，“从技术现状来看，我们意识到垂直起降领域有着一个健康的、蓬勃发展的生态系统，因此我们决定参与其中。白皮书是我们进入这个生态系统的第一个尝试，白皮书中说的就是我们从优步的角度对这一新兴事物的看法。开拓空中共享出行服务，这是我们看到的挑战和潜力所在，和我们能有所作为的地方。”

“优步公司进军城市空中出租车最令人兴奋的一点是，这将为整个空中交通系统的发展带来极大可行性，”美国宇航局（NASA）按需交通研究高级顾问马克·莫里说，“优步带来了一个非常重要的缺失元素 — 1家准备购买这些飞行器并专注于发展所需的基础设施和本地审批流程的大公司。”

“我们为行业带来的是已经准备好的旺盛需求，”杰夫·霍尔登说。“如果你明天可以打开优步公司应用程序，在1h车程或是9min的飞行之间选择，而且价格接近，谁不会选择飞行呢？就像我们能像白皮书中描绘的那样，如果我们将期待变为实现，我们的用户群将会非常兴奋。”

要建立一个垂直起降飞行共享网络，飞行器必须安全和安静，速度必须足够快。如此才能比地面出行节省大量时间，并能够在拥挤的城市环境中运行。价格必须低到能够与地面交通相媲美，并且比买一辆车便宜。飞行器必须足够小以实现高利用率，但也必须有足够的载客量以提高旅客吞吐量。

优步公司对安全和安静有量化的思考。白皮书中说，“为获得市场认可，乘坐垂直起降飞行器必须比汽车更安全。”优步最初的目标是里程死亡率做到目前联邦航空局（FAA）第135部分规定中要求的四分之一，比开车安全两倍。分布式电推进系统提供的安全冗余是实现这一目标的关键。

优步公司还预计，自动驾驶和辅助有人驾驶将提升安全性，“除目视避开障碍物和其它飞行器外，无需飞行员手动操作。”飞行员无需直接驾驶飞机，只需输入飞行路线。这将减轻工作负荷和提升态势感知能力。

“我们将从有人驾驶开始，以更快地进入市场，” 杰夫·霍尔登说。“我们通往自动驾驶的路径是循序渐进的。我们可以在飞机上安装很多自动驾驶装置，让它们在后台运行，从一个较低的起点开始，积累统计数据，证明自动驾驶系统能够胜任。我们认为这是让自动驾驶技术通过认证的重要方法。”

“这是垂直起降技术70年发展追求的技术圣杯，”垂直飞行技术协会（AHS International）执行理事迈克·赫斯彻博格说。以前的垂直起降技术在机械上很复杂，容易发生故障，电推进技术既简单和又有很强的安全冗余。优步提出的事情“将在五年内变得可行”，赫斯彻博格相信。

“美国联邦航空局正转向更基于行业共识的监管，对技术变革的接受度也提高了，就在几年前还不是这样。”他说。“与莱昂纳多AW609那种倾转翼飞机宽泛的目标用途范围相比，优步的任务相当简单。飞行器将在已知的点之间简单地来回飞行，用途定义越精确，实现起来就越简单。”

图1 由谷歌联合创始人拉里·佩奇投资的创业公司Zee.Aero正在加州霍利斯特对其多旋翼电动垂直起降飞行器进行试飞。

噪声问题对公众接受度至关重要，优步设定的目标是飞行器在80m高度上产生67dB噪声影响，这相当于“罗宾逊”R-44四座直升机噪声水平的四分之一，是住宅区卡车噪声水平的一半。“垂直起降飞行不会对社区的安宁产生干扰，这非常重要。”白皮书中说。

莫里说，“优步公司很适当地关注了这些新型飞行器需在何种程度上实现社区噪声目标的问题，最终目标是基本融入任何地方的背景噪声水平。”白皮书中还为远期和近期干扰制定了目标，这些目标将限制白天和夜间在较大的垂直起降场和较小的垂直起降点的飞行频率。

分布式电推进技术在降低噪声方面起着关键作用，因为使用的是多个更小的电动机和更小的、桨尖速度更低的螺旋桨，而不是通过内燃机驱动尾桨和主旋翼，旋翼的桨尖速度高是直升机噪声大的主要原因之一。同时，电推进还不会产生二氧化碳等污染物排放。

与直升机不同，优步的垂直起降飞行器不会被设计成长续航时间或可承担各种任务的类型。近期的下限目标是时速240～370km，可连续进行两次航程各80km的飞行，有足够的能量进行两次1min的垂直起降过程，外加备用能量。

“我们的分析表明，这个设计的任务范围可以在五年内实现，”优步公司表示。该公司的设想是搭载4名乘客，起飞重量1.8t的有翼飞行器，巡航升阻比至少达到10，电池包容量140kW时，能量密度400Wh/kg，循环寿命2000次。毫无疑问，电池的能量密度会限制垂直起降飞行器的航程，但电池封装技术的进步会带来帮助。

可承受性取决于高利用率和大规模生产。商用直升机通常年飞行时间仅300h。共享出行的车辆每年的行驶时间是3000～5000h，优步公司对空中出租车设定的目标是每年飞行2080h。飞行器寿命为25000～27000h或13年。这一假设基于的设定是飞行器可出勤时间50%，每天8h，每年260天。

图2 优步公司城市空中出租车概念设想中的4座电动垂直起降飞行器在垂直起降点之间飞行，从有人驾驶开始，最终实现自动驾驶。

白皮书中说，“飞行器应用程度与可接受的采购价格紧密相关。”该公司设定的价格目标是，初期产量和生产速度相当于直升机的情况下，单价为120万美元。在近期，随着产量上升到每年500架左右，单价将降至60万美元。远期来看，如果年产量达到5000架，则自动驾驶飞行器的单价将降至20万美元。“实现如此高的产量对垂直起降飞行来说将是变革性的。”优步公司表示。

根据白皮书中列出的这些和其它价格假设，优步公司估计，自动驾驶飞行器的直接飞行成本将接近每千米31美分，相当于每地面千米22美分。“我们可以预计，一次72km的飞行，相当于地面96km的车程，只需15min，成本可低至21美元。”白皮书中说。

“我们可以更有效地使用这些飞行器，”杰夫·霍尔登说。“私家车的利用率约为4%，但对于空中出租车来说，可以达到80%。这样我们就可以把价格降低到拥有一辆车的成本以下，这样或许人们就没有理由不选择优步代替所有交通工具了。

“我们不需要从上千架飞行器开始，”他说。“我们可以从一架飞行器，或者从一条路线上运营几架飞行器开始，这样去了解这项业务，并证明它已经准备好了普及。以此获得信心然后扩大应用规模。”如果说该公司允许用户在特定地点预定直升机飞行的“优步直升机”服务是一种高端产品的话，那么优步空中出租车则是更加大众化的产品。

优步公司也在考虑在公共交通枢纽建设垂直起降场和起降点。“垂直起降飞行器不会降落在你的家门口。”他说。“我们考虑的是多模式的。”该公司的“Uberhop”和“Uberpool”地面交通服务广泛用于往返公共交通站点的“最后一公里”出行，这也为优步空中出租车提供了一个业务模型。

利用优步公司对用户出行模式的了解，白皮书详细介绍了可以在洛杉矶和伦敦运营的空中出租车网络，以及它们将如何带来不同。“他们对潜在的基础设施，以及在特定的城市中此类基础设施需要设置在何处才能实现节省时间的目标进行了更深入的研究，”莫里说。“而且优步的分析结合了实际乘客数据，所以是结合实际用户需求的。”

“我们必须有一架飞行器。如果这是唯一的问题，那我们可以从直升机开始。但这不可能。”杰夫·霍尔登说，问题在于噪声、安全性和运营成本。因此，优步已准备好跟具备运营空中出租车网络需要的基础设施的城市合作，并帮助支付基础设施建设以及获得运营许可所需的工作的费用。

优步公司也准备为加速认证过程做些事情。杰夫·霍尔登表示。美国和欧洲的法规都准备转向以行业共识为基础的认证标准，以加快小型飞行器的认证过程。“我们非常关注这一问题。这是一个好的开始，优步可以在标准制定方面提供帮助，并为其它对空中出租车业务感兴趣的相关方充当避雷针。”他说。

优步公司的愿景对新兴的按需移动行业是一大推动。摩尔说：“现在有一家大型运营企业站出来，说‘如果你能制造这些飞行器，那我们就准备好将它们应用到城市中去了。’行业不再处于栽下梧桐等凤凰的阶段，现在客户和需求就在这里，这是任何一家公司将这些新技术和原型转化为产品所需要的。” ■