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空中交通革命,eVTOL飞机呼之欲出?

2020-04-15金波

电脑报 2020年5期
关键词:直升飞机空中交通螺旋桨

金波

S-76直升机的坠落

产生事故的西科斯基S-76飞到低能见度的条件下撞到山坡上,调查人员根据流程调查飞行员的背景及其在飞行中的表现,操作直升机公司的安全记录,机上所有设备的状况,证人报告以及飞行员从空中交通管制处收到的信息。他们甚至会深入研究飞行员、乘客以及参与飞行的每个人之间的互动,以查看外部压力是否导致错误的决策。

这款直升飞机1977年投产,目前在全世界只有1090架。每架西科斯基S-76直升飞机价格在1300万美元左右,除了两名飞行员,它可以搭载13名乘客。西科斯基S-76直升机是一款经典直升机,它的最高时速可达287公里,最高飞行高度为4200米。这款直升机既可以军用,也可以民用,英国王室也是它的用户。

坠机事故在适当的情况下很可能是可以预防的,乘客遇到机械故障也是可能幸存的,这场事故让人们思考到了航空业迫切需要真正的下一代安全创新。自从第二次世界大战后开始现代化以来,航空业已经走了很长的路,随着民用航空业的发展,操作失误或导弹引发的坠机事件的频发,复杂的飞行机械承载人类的安全仍然是一个大难题。虽然人们都认为飞机仍然是最安全的运输方式,但从波音737 Max坠机事件、科比坠亡事故以及最近在纽约发生的致命FlyNYON直升机巡回坠机,可以看出城市航空旅行事实上还处于一个非常脆弱的航空系统。

eVTOL飞机或带动变革

直升飞机比固定翼飞机普遍要飞得低得多,直升飞机通常以巨大的高速涡轮动力旋翼在空中疯狂旋转,因此经常靠近建筑物、树木、塔楼和山丘。如果飞机向侧面倾斜,滑行到安全着陆的能力就不一样。因此,目前航空中最具有潜力的机型,不是波音、空中客车或者正在筹建中的超大型飞机。而是即将推出的电动垂直起降飞机,称为空中出租车。

由于具有电力推进和多旋翼配置,与常規直升机相比,它们将更高效更安静地飞行,从而将噪音降到最低。我们看到Beta Technologies.Jobv Aviation、Bell、Lilium以及许多其他公司的原型已经在飞行测试中。

这些机型声称真正改变了游戏规则,并增加了安全元素,如果出现停电,新飞机具有机翼,可以提供补充的升力并改善滑行斜率;计算机控制的电动机可以在近距离内以极高的精度进行操纵;自主控制装置可以充当人类在控制装置上的虚拟副驾驶员,在必要时接管甚至执行完整的飞行;以及配备将完全自动化的新型空中交通管理系统。该系统将监控飞机,确保飞机彼此之间保持距离,并与机载传感系统配合使用,以防止与地形或地面物体碰撞。

比如科比乘坐的西科斯基S-76VIP的全自主版本已经测试到第一阶段。没有任何直升机经验的控制人员(尽管旁边有一名试飞员)可以通过平板电脑应用程序和一对直观的手动控件来控制飞行(如下所示)。它清楚地表明了自主航空将产生的影响,无论充当空中出租车,还是执行复杂任务人类飞行员都能适用。

Beta Technologies公司的AVA XC一直在进行测试,这是目前广为人知的eVTOL(电动垂直起降)飞机。AVA XC重约4000磅。主要由碳纤维制成。它有两个电池组。总容量为124kWh。机翼宽34英尺(约10.4m),位于前后支杆(支腿)之间,该支杆将143 HP永磁电动机和螺旋桨分成八对。螺旋桨从水平方向旋转到90度,而螺旋桨则指向上方。

两个同轴螺旋桨以相反的方向旋转,并且各自独立运行。这样即使飞机断电也能继续飞行。这是飞机上内置的许多冗余和安全措施之一。这架独创飞机的最高速度为每小时172英里(约275公里),航程为150英里(约240公里)。

该飞机已经进行了175次飞行。第176次试飞的计划是评估AVA在垂直和水平方向(反之亦然)过渡期间的稳定性,其中螺旋桨从水平方向向上倾斜70度进行极限测试。

此外,电动垂直起降飞机的电力推进系统将使用受保护的电池,这些电池的设计目的是最大程度地减少碰撞后的火灾。例如坠机事故。尽管电池肯定能够起火,但它们的能量密度与航空燃料完全不一样。直升机坠毁的速度往往比固定翼飞机的坠落速度低得多,从而使火灾成为事件中更致命的因素之一。然而,城市空中交通领域的技术革新仍然面临很多矛盾,例如优步是否真的能够在2023年推出首批eVTOL,或者这些新车辆是否真的让大众负担得起。

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