汽車脫離地面交通的束縛,任意穿梭于三維空間。不需要七彎八繞,出行可以是「兩點之間,直線最短」,這是《銀翼殺手 2049》等科幻片里的未來交通。
從 1924 年《大眾科學(xué)》雜志的整個版面、亨利·福特嘴里念叨的「飛行汽車會很快到來」,到莫勒(Paul Moller)1967 年成立飛行公司,卻在 25 年后仍然不能讓飛車穩(wěn)定懸停。很長時間里,飛行汽車只是彼得·蒂爾抱怨中的那 140 個字符。
開源自主飛行框架 GAAS 的創(chuàng)始人王漢洋,曾這樣描述飛車早期的常見的敘事:「一群人出于瘋狂或者『忽悠』,浪費資源做一件注定無望的事?!?/p>
莫勒和他的飛行汽車|圖片網(wǎng)絡(luò)
在過去幾個月,多被稱作「飛行汽車」的 eVTOL(電動垂直起降飛行器)卻異?;钴S。
全球從事 eVTOL 開發(fā)的項目達(dá) 260 余項,豐田、優(yōu)步、騰訊紛紛布局,國內(nèi)包括瑋航科技、沃蘭特、時的在內(nèi)的一批初創(chuàng)公司獲得融資,國外 Joby、Lilium、Archer 成功上市……
10 月底,小鵬匯天發(fā)布聘請原國防科技重點實驗室副總師李明的消息。此前不久,它剛把新一代飛行器的量產(chǎn)時間定在了 2024,融資 5 億美元在 A 輪成為了行業(yè)「獨角獸」。
經(jīng)歷了一次次的希望與失望,eVTOL 再次打開了人們對立體出行的想象。資本的青睞、越來越多的參與者似乎都在預(yù)示著一場交通的變革。發(fā)生在這個時期的 eVTOL 熱潮不說水到渠成,其實也早有了些準(zhǔn)備。
「黃浦江邊曾經(jīng)有一個直升機(jī)游覽的項目,后來因為噪音擾民被叫停。」這個例子常被用在 eVTOL 介紹的開場。
直升機(jī)靠一個巨大的旋翼提供升力,「單旋翼高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的噪聲,恰恰正處在那種足以惹惱每個人的頻率上?!苟胰绻硎ъ`,很容易直接墜毀??梢妴涡淼臉?gòu)型,并不能滿足城市飛行對安全和噪聲小的要求。而這兩點,也正是 eVTOL 相較于直升機(jī)的優(yōu)勢。
eVTOL 的構(gòu)型主要有多旋翼和多涵道(涵道風(fēng)扇),「多」的設(shè)置是為了提供安全冗余。多涵道目前主要在驗證階段,目前已經(jīng)生產(chǎn)出的 eVTOL,大多采用多旋翼的構(gòu)型,其中的原因離不開多旋翼已經(jīng)在無人機(jī)上經(jīng)過一輪驗證,有了較多的應(yīng)用。
多旋翼結(jié)構(gòu)早在鴉片戰(zhàn)爭期間就被英國人喬治·凱設(shè)計了出來,但早期在和直升機(jī)的競爭中一直落于下風(fēng)。多旋翼的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,可是同時控制好幾個旋翼、感應(yīng)并調(diào)節(jié)姿態(tài)對傳感器的精度有極高的要求,這個問題在最初的幾十年一直沒解決。
受益于電子技術(shù)的發(fā)展,處理器逐漸能滿足多旋翼的計算要求,傳感器小型化也成為可能。控制學(xué)專家對多旋翼直接驅(qū)動方式的青睞,則進(jìn)一步推動了飛控技術(shù)的發(fā)展。
2005 年,基于 Arduino 的開源飛控發(fā)布,隨后的開源飛控 APM(ArduPilotMega)和 PX4 相繼問世,無人機(jī)產(chǎn)業(yè)爆發(fā),而技術(shù)還在進(jìn)步,不斷積淀,并在 eVTOL 上找尋新的應(yīng)用機(jī)會。
分布式電力推進(jìn)系統(tǒng)(DEP)是另一個在降低噪音和提高安全性上具有決定性意義的技術(shù)。
分布式推進(jìn)系統(tǒng)是多電機(jī)和飛控組成的動力系統(tǒng),能更好地管理運行狀況,而且同多旋翼一樣,也提供了一定的安全冗余:即使一個或多個電機(jī)失效,垂直起降飛行器仍然能維持飛行。
除此之外,分布式推進(jìn)系統(tǒng)是將發(fā)動機(jī)的能量轉(zhuǎn)化后,提供給分布在機(jī)翼或機(jī)身上的若干風(fēng)扇、螺旋槳或者其他裝置產(chǎn)生動力。它能夠集成到機(jī)體結(jié)構(gòu)上,優(yōu)化機(jī)體周圍的流場,大幅降低油耗、減少排放,同時能夠減輕飛機(jī)的重量,降低阻力和噪聲。
2009 年,師從莫勒的喬本·貝維(JoeBen Bevirt)特成立了 Joby Aviation,距離他判斷老師的夢想沒有技術(shù)條件并離開飛行汽車,已經(jīng)時隔近 20 年。多年重回飛行汽車行業(yè),有人說正是一些重點技術(shù)進(jìn)展讓他看到了可能。
除了上述技術(shù)的出現(xiàn)和成熟,智能電動車行業(yè)則是一個更為集中的技術(shù)外溢池,為 eVTOL 的研發(fā)提供了較為成熟的三電系統(tǒng)、零部件、智能化系統(tǒng)以及相應(yīng)的硬件設(shè)備的上游產(chǎn)業(yè)鏈準(zhǔn)備。
當(dāng)被問及 eVTOL 主機(jī)廠和上游供應(yīng)鏈的關(guān)系時,一位 eVTOL 行業(yè)的投資人覺得從順序上來說,肯定是主機(jī)先于供應(yīng)鏈?!高@就跟特斯拉大賣了,然后中國的三家電動車企業(yè)起來了,你的時代變得很牛逼一樣?!?/p>
特斯拉在智能電動車領(lǐng)域打出一片天地后,新的力量也躍躍欲試,特別是在各國政策的扶持下,智能電動車行業(yè)蓬勃發(fā)展。
而隨著智能電動車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期,「三電」同樣成為零部件領(lǐng)域的重要賽道。各供應(yīng)鏈企業(yè)和車企看到了機(jī)會,也加大了對大功率電機(jī)、高密度鋰電池、自動駕駛技術(shù)的投入和應(yīng)用。
以電池為例,特斯拉在與眾多供應(yīng)商合作的同時,也自研自產(chǎn)動力電池,推動隔膜、電解液等技術(shù)革新。今年 9 月底發(fā)布的無極耳 4680 電池在改善成本的同時,能提高 5 倍能量密度,目前該電池正在日本試產(chǎn)。
特斯拉推出的無極耳的 4680 電池|特斯拉
除了性能的提升,新技術(shù)使用規(guī)模的擴(kuò)大和參與者的增多,生產(chǎn)成本和價格也會相應(yīng)下降。根據(jù)航空工程師西奧多·萊特的觀察,鋰電池的產(chǎn)量每增大一倍,成本會降低 10%~15%。
無論是性能提升還是價格下降,都讓 eVTOL 受益匪淺。
英特爾創(chuàng)始人之一的戈登·摩爾曾預(yù)言,在成本不變的情況下,集成電路上可容納的元器件的數(shù)目,大約每隔 18-24 個月便會增加一倍,性能也將提升一倍。歸納了信息技術(shù)進(jìn)步速度的「摩爾定律」,也一次次被事實驗證。
「任何一項技術(shù),只要它的『功率』升高,而價格不斷下降,就可以成為指數(shù)型技術(shù)?!笽T 界的飛速前行如此,動力電池、三電系統(tǒng)的發(fā)展也彰顯著他們的潛力。
而不管是在電動車還是在 eVTOL 上,更有新意和價值的,是一些指數(shù)型技術(shù)開始相互融合與交互。
人工智能革命催生的強(qiáng)大算力,材料科學(xué)里的碳纖維和合金材料,智能手機(jī)戰(zhàn)爭中的傳感器、全球定位、視覺成像 ……在 eVTOL 中,我們能看到好多技術(shù)的影子。
承接、融合了各項技術(shù)的 eVTOL,也在發(fā)展著以它為起點的新科技。如傾轉(zhuǎn)翼和涵道的氣動設(shè)計技術(shù)、應(yīng)用新質(zhì)子導(dǎo)電膜的新型氫燃料電池。
在中國工程院院士陳志杰看來,「技術(shù)跨域融合的常態(tài)化將為低空空域的管理發(fā)展帶來更多可能?!?/p>
接下來的問題是:技術(shù)在未來會如何融合?哪個行業(yè)會是新的出口?技術(shù)演進(jìn)的速度、顛覆的潛力在下個階段會怎樣發(fā)展?
或許,我們可以采用一個更大膽的「摩爾定律」了。
「任何事物的發(fā)展都離不開時代大背景」,這是歷史老師教給我們的東西。除了從技術(shù)演進(jìn)的路徑分析,eVTOL 的前綴「e(electric)」也給了它更多闡釋的可能。
現(xiàn)在這個時代影響最深刻和深遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢,應(yīng)該就是「節(jié)能減排」。在此背景下,「電氣化」進(jìn)駐到各行各業(yè)的生產(chǎn)消費過程中,能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級不可避免。
全球車企都在加速「電氣化」的進(jìn)程,沃爾沃宣布從 2030 年起將只銷售電池電動汽車;捷豹計劃到 2025 年只生產(chǎn)全電動汽車,捷豹和路虎品牌的所有車型到 2031 年都將提供純電版本;通用汽車宣布建設(shè)第二座電池廠;而梅賽德斯·奔馳正在尋求發(fā)展自己的電池;大眾宣布未來五年將投資約 600 億歐元,用于開發(fā)電氣化和數(shù)字化等下一代技術(shù)。
繼數(shù)字化之后,航空業(yè)也正在邁入電氣化的新一輪革命。
羅羅「創(chuàng)新精神號」在英國完成首飛|圖片網(wǎng)絡(luò)
羅爾斯·羅伊斯公司(下稱「羅羅」)在英國范堡羅國際航空航天展覽會上提出「EVTOL」的概念時,將其作為「倡導(dǎo)電氣化」戰(zhàn)略的重要組成部分。
在日前舉辦的第 26 屆聯(lián)合國氣候變化大會上,羅羅首次展示了「mtu 零排放燃料電池系統(tǒng)」。此前 9 月,羅羅的「創(chuàng)新精神」號全自動飛機(jī)成功首飛,為項目開發(fā)的先進(jìn)電池和推進(jìn)技術(shù)則可以應(yīng)用于 eVTOL 和通勤飛機(jī)上。
電力推動的 eVTOL 是航空領(lǐng)域脫碳的重要標(biāo)志,航空業(yè)的減排需求和難度,也給了投資人投資的機(jī)會。
能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大趨勢下,不只是電力,其他可持續(xù)能源也在創(chuàng)造著一個個行業(yè)的發(fā)展機(jī)會。
這些機(jī)會中不乏一些造車勢力的影子。大眾汽車宣布將在 2025 年前投入 4000 萬歐元,在歐洲建立太陽能及風(fēng)力發(fā)電廠。小鵬汽車近日宣布,旗下位于廣州肇慶的分布式光伏項目順利并網(wǎng)。
eVTOL 未來會不會用上其他「新能源」,怎樣在「減排」的同時「節(jié)能」又會發(fā)展成下一個命題。
2016 年,Uber 發(fā)布「Elevate」城市空中交通白皮書,并計劃 2020 年開始 UAM 運營。2020 年底,Joby 收購「Elevate」項目,此時該項目的創(chuàng)始團(tuán)隊已經(jīng)各奔東西,但 eVTOL 和 UAM 兩個相輔相成的概念卻一直在資本市場中流傳并向大眾傳播。
業(yè)界人士評論:「Uber 最大的成就或者說對 eVTOL 行業(yè)的貢獻(xiàn),可能就是創(chuàng)造性地把 eVTOL 這樣一種單純的航空技術(shù)與 UAM 的應(yīng)用場景相結(jié)合,在投行的行研配合下,創(chuàng)造出一個極其宏大的敘事?!?/p>
關(guān)于 eVTOL 后的未來交通場景,一些飛行器制造商們已經(jīng)描繪和渲染過很多遍。節(jié)省通勤時間,甚至是改變現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),進(jìn)而改變城市形態(tài)和商業(yè)生活的構(gòu)想,無疑是振奮人心乃至具有變革性的。
小鵬匯天暢想的未來飛行汽車的使用場景|小鵬匯天
然而在經(jīng)歷了前期的好奇后,大眾對「飛行汽車」的態(tài)度卻更多的是懷疑。在相關(guān)新聞評論里最常見的兩個詞是「畫餅」和「圈錢」。
「科技對社會的推動取決于社會對科技的運用水平」,只有使用者越多,科技產(chǎn)品對社會的貢獻(xiàn)才會越大。
不少 eVTOL 公司已經(jīng)公開確定了量產(chǎn)和商用的時間節(jié)點,但是從他們計劃中的商用到真正進(jìn)入我們的生活又還有多遠(yuǎn)的距離呢?
一位投資人在被問及在 eVTOL 賽道的投資期待時談到,「25、26 年,有優(yōu)秀的公司,不管是誰,把這件事做出來?!埂傅綍r候再看最合適的場景到底是什么樣的?!?/p>
《未來呼嘯而來》的作者彼得·戴曼迪斯說:「預(yù)見未來的最好方法,就是創(chuàng)造未來」。eVTOL 正在等待一個特斯拉一樣的破局者。
《離開地面這十年:從會飛的相機(jī)到飛行汽車》,王漢洋
《怎么還有人相信飛行汽車》,王漢洋
本文來自微信公眾號“極客公園”(ID:geekpark),作者:陳晨,36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。