我们采访了磐拓航空的工程团队，这是一家来自中国的初创公司，他们正在开发一款五座涵道风扇构型的eVTOL。
作为全球eVTOL发展的热点之一，中国的eVTOL创业公司在过去两年如雨后春笋般涌现，给行业带来了一些有趣的设计。磐拓航空就是这样一家公司，他们酷炫的涵道风扇eVTOL设计吸引了不少人，并在德国设计委员会组织的ABC（Automotive Brand Contest）奖中胜出。在该公司成立一年多后，他们设计、制造并试飞了一架50%比例的技术验证机，名为“PANTALA Concept H”。全尺寸原型机将有5个座位，由22个涵道风扇提供动力。磐拓航空的工程团队在高性能公务机、25部飞机设计以及锂电池包设计方面有着较为丰富的工程背景和项目经验，所以我们向他们提出了一些比较直接的技术问题。
磐拓“PANTALA Concept H”设计图
Q：首先让我们从许多人最关心的问题开始吧，磐拓和德国Lilium公司的eVTOL设计有什么不同？
A：有些人把PANTALA Concept H和Lilium Jet这两个设计放在一块儿来比较可能是看到它们都使用了涵道风扇。但如果仔细观察，你会发现两者的主要推进方式完全不同。
我们的设计的主要推进和升力装置是占整个翼展长度的涵道风扇的可倾转机翼，我们涵道风扇的直径更大。另外我们的设计为5座。我们的设计既有垂直起降功能，又可以采用常规和短距起降的方式。总而言之，在主要推进装置、升力装置和座舱尺寸上，我们的设计一开始就跟Lilium公司的eVTOL设计大不相同。
Q：据我了解，Lilium的新设计加大了涵道风扇的直径，减少了涵道风扇的数量，并增加了常规起降功能等，你对此有何评论？
A：我们相信每个eVTOL的开发都基于大致相同的飞行物理基础和相应的技术。去年10月，我们公开了PANTALA Concept H的设计，这是几年前我们就开始的构型设计。我们对自己的设计选择很有信心，因为它是根据我们的目标客户需求和我们团队的技术储备来有针对性设计的。
Q：你能谈谈Concept H的设计思路吗？为什么磐拓选择了整个机翼安装涵道风扇的构型，而不是像Lilium那样只在副翼位置安装涵道风扇的构型？
A：在我们创业的早期阶段，我们设计和分析了不同的eVTOL构型，包括涵道风扇、倾转旋翼和复合翼构型等。在进行了详细的市场研究并了解了消费者的需求、供应链的发展后，综合考虑技术成熟度和增长潜力后，我们最终选择了PANTALA Concept H的构型。
这种构型需要权衡的主要设计难点是：小直径涵道风扇对电池功率密度的要求VS.将大直径涵道风扇纳入一个受外部几何尺寸的限制和对推进器有冗余需求的飞行器构型。与此同时，我们花了一些时间深入研究了空气动力学和推进系统。我们的研究表明，在整个翼展长度上安装涵道风扇不仅是可行的，并且是对气动效率有益的，因为在低速下能提供潜在的更高升力和更小的巡航阻力，为此付出的代价即是复杂的空气动力学与推进系统的耦合和结构设计难度，但我们认为上述难点是可以被解决的。
下一个要解决的问题是确定涵道风扇的合适尺寸。考虑到运营角度出发的外形尺寸和现有电池性能的限制，我们估算了所需涵道风扇的尺寸，结果发现得出的尺寸是合理的。
关于这点，一个简单易懂的解释是：快速旋转一个大而重的物体是困难且昂贵的；相对而言，缓慢地转动重物会更加经济简单。这些技术从上世纪50年代就存在了，而且在每一架喷气商用飞机上都有运用，比如那些飞机上的襟翼和水平尾翼的机械机构。而设计快速反应的控制舵面也相对容易，我们在机翼的后缘就有这样的多功能控制面。以上的几点是我们设计主要推进系统时的主要出发点。
Q：磐拓最终设计的预期性能是什么？
A：我们还在调整设计中，但现在我们的设计目标是一次充电续航250公里，最大时速超过300公里每小时。
Q：涵道风扇设计的关键点是什么？磐拓是如何解决的？
A：悬停和巡航之间的平衡显然是一个关键点。另一个重要但经常被忽视的点是在姿态转换阶段的大攻角和高升力区域。我们不仅要有较大的巡航速度和良好的悬停性能，还要有一个能够在低速时实现良好的低速进场速度和陡峭的爬升能力。非常幸运，我们的技术团队拥有非常好的计算流体力学能力，但是我们也依托于坚实的流体力学基本原则来把握我们设计的总体方向。我们仍在不断改进气动设计，你们在T1技术验证机中看到的涵道风扇只是“某一个”设计，目的是快速经济地证明技术的可行性。
磐拓航空科技的50%缩比验证机
Q：你们的适航审定策略是什么？
A：我们密切关注CAAC、FAA、EASA对eVTOL的审定要求，把这些航管部门最新颁布的和正在进行中的审定标准作为设计基础，以进一步完善PANTALA Concept H。
我们团队在商业航空项目上的工程开发经验为eVTOL整机以及关键系统的开发提供了坚实的锚点。
我们认为，这些经验给了我们一些关于整机与关键系统的适航审定将如何进行的非常有帮助的方向性判断和对审定工作的尺度的判断。
我们认为无论eVTOL最终采用什么审定标准，包含具体的措施，其审定要求都将是传统23部、27部和相关“专用条件”的融合。因为这种方式能够应对eVTOL的适航审定工作的特殊挑战，充分体现安全理念，并应用当今商业航空的开发流程。对于那些经历过复杂商业航空项目取证的人来说，一定很熟悉这些条款背后的行事逻辑。
在设计阶段，我们主要关注一些基础的工程工具从而构建安全的产品。我们通过设定较高但合理的飞行器取证安全目标来保障该产品最终能够满足监管要求，获得适航证。
Q：你对无人驾驶有什么看法？
A：无人驾驶包含了一系列的解决方案，从今天的自动驾驶飞行到最终的完全自主飞行。
我们认为，第一代eVTOL进入市场时，它们将是有飞行员驾驶的。目前的主流观点对无人驾驶是很保守的，认为真正实现完全自主飞行将会是道阻且长。
我们则有些略有不同的看法。我们认为eVTOL即使是由飞行员驾驶，也必须由复杂的控制软件和高性能与高完整度的硬件支持，这些是传统飞行器中所欠缺的，其中许多要素是构建未来完全自主飞行的重要基础。因此适当地采用这些构架本身就是在奠定自动驾驶的基础。我们在设计PANTALA Concept H的时候着眼于未来，确保整机和核心系统为未来的完全自主飞行的发展做好了准备。
Q：你对这架eVTOL的设计理念是什么？
A：我们的使命是“用设计、体验与科技的共融，塑造可持续发展的未来人类交通”。我们在PANTALA Concept H设计上将这个设计原则付诸实施。我们一边从客户的实际需求出发，另一边从现有技术的最前沿出发来塑造一个伟大的产品。
Q：电池系统设计的关键点是什么？磐拓是如何解决的？eVTOL电池系统中最关键的环节是什么？
A：电池系统主要有两个方面需要仔细权衡：
它必须满足飞行所需的功率和能量性能的要求
满足根据整机安全性要求分配给电池系统的安全性要求
磐拓从设计之初便对该方面展开深入研究，在电气架构设计以及子系统层面进行初步安全分析，以确定关键的架构/电池供应商/系统集成方案，从而推动电池系统设计满足上述两大类需求。
以下是我们在设计过程中面临的一些挑战：
系统冗余和故障保护，如热失控、着陆撞击等将为飞行器带来额外的重量（安全性是要付出相应的重量代价的）
针对特定风险的飞行器座舱配置需求（安全性是要付出相应的体积的代价的）
从电动汽车行业获得的有限的电芯/电池系统的安全数据和分析流程（电池技术仍在不停发展，这是整个eVTOL行业都面临的挑战）
Q：为什么磐拓计划发展私人市场而不是机队运营？
A：eVTOL虽然是为“个人出行”而设计的，但我们的商业模式和商业需求必须考虑机队运营商。我们正在与直升机运营商密切合作，以了解他们对eVTOL的核心需求。我们将利用现有的基础设施、经批准的航线和经验丰富的飞行员，与机队运营商一起形成一个强大的市场切入点。
Q：机翼的左右两侧机翼是否机械相连？
A：是的，左右翼在结构上是通过中间的翼盒连接起来的，并且可以一起倾转。
Q；它能在失去所有主推进动力的情况下滑翔吗?如果有，滑翔比是多少？
A：虽然我们认为通过整机的安全性精心设计，不太可能发生这样的情况，但是我们的设计是可以滑翔的，当然滑翔比肯定是没有滑翔机那么高的。
Q：偏航稳定性如何？
A：我们刻意将其设计为轻度静稳定。
Q：全尺寸飞机的悬停功率是多少？
A：比类似尺寸的多旋翼高一点，但没有高太多。
Q：悬停与巡航功率之比是多少？
A：接近巡航升阻比。
Q：它的倾转机构存在单点故障可能性吗？
A：当然，所有系统都存在单点故障可能性，只是在设计上应该确保这种可能性不会导致灾难性后果。
我们的一个设计原则是尽可能多地利用传统技术来实现大部分的整机构架的子系统要求。倾转机构也不例外。该系统类似于传统商业飞机上的襟翼和平尾安定面的伺服机械元件，而它们早已有防止某些故障的解决方案（如防止非指令性的偏转与快速的极偏）。
如果你要深入了解细节的话，最有可能出现的故障模式是卡阻。而我们的设计的构型和构架可以在机翼在任意倾转角度发生卡阻时都确保飞行器可以继续安全飞行和着陆，这是通过一些非常精心细致的飞行控制方案来实现的。
Q：电推进单元中的所有电机控制器都是相同与“simplex”（注Simplex在航电系统上有特指）的吗？如何解决推进单元的共模故障问题？
A：有一些事情需要先澄清一下。通常情况下，共模分析是安全流程一部分，而整个安全分析将决定架构和设计选择。（可以参考有代表性的适航要求，例如 Part 25.671(c)(1) ）。
一般来说，子系统可以是Simplex的，也可以是Complex的，这取决于需求与构架需要。我们还没有到需要做出这个决定的设计阶段。但是，如果假设共模分析的结果需要某个特定的子系统来解决其自身的共模故障以避免灾难性结果的话，那么可以做的一个选择就是采用非相似的硬件与软件，这在商业航空飞机的设计中通常是可以接受的方式。当然，还有其他的选择，可能需要对其他系统做出一些调整，我们正在对所有方案进行评估。
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文址：磐拓航空倾转转涵道风扇eVTOL “PANTALA Concept H
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