德国飞行汽车企业Lilium设计能力获得欧盟航空安全局认可

2023-11-29 08:26

  Lilium(NASDAQ:LILM)是腾讯支持的德国飞行汽车企业,这家企业正在推进产品适航认证,以尽快实现商业化运营。11月27日,Lilium宣布,公司已获得欧盟航空安全局(EASA)的设计组织批准(Design Organization Approval,DOA),EASA正式承认Lilium具有设计开发安全、合规航空器的能力。

  Lilium的DOA来之不易,公司从2017年提出申请到最终获批,前后耗时接近七年。

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  当地时间11月12日,美国纽约曼哈顿标志性的市中心直升机场,一辆“空中出租车”缓慢起飞,开启一场演示飞行。这辆“空中出租车”看上去是一架顶部有6个旋翼的小型直升机,配备一名驾驶员,可载客4人。这是由美国电动航空公司Joby Aviation开发的电动垂直起降飞行器(简称eVTOL),用于未来解决城市通勤拥堵问题。

  eVTOL也被称为飞行汽车,分为无人驾驶、有人驾驶两种模式,Joby Aviation被认为是最有可能将飞行汽车引入市场的公司之一。在其官方发布视频中,演示的飞行汽车没有载客,主要是在水域上空试飞,而非人口稠密的纽约街区上空。但受业内关注的是,这是其产品首次在城市环境下飞行。纽约市市长埃里克·亚当斯受邀在现场观看,并表示将对纽约直升机场进行电动化改造。

  在国内,eVTOL领域同样有突破性进展。10月13日,亿航智能设备(广州)有限公司(以下简称亿航智能)的无人驾驶航空器EH216-S,正式获得中国民航局颁发的型号合格证(以下简称TC证),这是全球首个载人eVTOL型号合格认证。亿航智能副总裁贺天星向《飞行汽车网》介绍,拿到TC证,意味着EH216-S具备了载人商业运营的资格,可以产生经济价值,“eVTOL从过去大家口中的‘大玩具’,变成了真正的交通工具”。

  张扬军是清华大学车辆与运载学院教授,2010年起开始关注飞行汽车。他认为,两年前,国内外飞行汽车出现创业和投资热潮,这一概念过去多存在于科幻世界。过去两年,国内外的行业生态都在完善,大家都认可这将是未来,但如何走向未来,仍需要解决一系列技术和非技术难题。

  拿到了“准生证”

  按照国际通行的做法,所有民用航空器想要载人运营,厂商首先要通过民航主管部门的适航审定,以保证产品足够安全可靠。适航证书,主要包括型号合格证、生产许可证(PC)和单机适航证(AC)。TC证是审核内容最多的环节之一,用以考核航空器的型号设计是否满足相应的适航标准和环保要求。厂商还要获得PC证,证明其量产能力。最后,单机航空器要进行适航检查,通过后,由民航主管部门颁发AC证。

  飞行汽车被视为下一代交通工具,但它的技术规范不同于民航飞机、直升机、载人气球等,现有适航认证、监管标准无法适用。2022年,波音首席战略官马克·艾伦曾在国际民航组织的座谈会呼吁监管机构,eVTOL虽载客量少,但因未来运营场景主要在建筑楼宇和人员密集地区,官方对其安全监管应更严格,应对标商用客机而非小型飞行器的安全标准。过去几年,美国的Joby Aviation、德国的Volocopter、中国的亿航智能等众多eVTOL厂商提交适航审定申请,各国民航监管部门结合其他相似机型的审定办法,都在探索eVTOL这一新型飞行器的适航审定标准和路线。

  亿航EH216-S是一个8轴16桨的多旋翼飞行器,飞行更平稳,全身使用碳纤维材料,可以减轻重量,最高时速达130公里/小时,空中续航里程为30公里,可飞行约25分钟。2021年初,中国民航局受理亿航EH216-S型号合格证申请,这是全球首个载人无人驾驶航空器系统TC审查项目。贺天星向《飞行汽车网》介绍说,因为缺乏针对eVTOL适航相关的标准和先例,TC证申请难度最大。亿航整个申请过程花了3年,公司做了超过500科目的摸底试验,4万多飞行架次的调整试飞,65大项、450多个科目的正式符合性验证试验。

  贺天星分析称,亿航拿到全球首个eVTOL的型号合格证,意味着全球范围内首次有了eVTOL的适航审定标准和规则,弥补了行业空白。无论其他国家是否认可,这使得eVTOL的适航审定有了一定经验和参考依据,中国民航主管部门也积累了审核框架和方法论。

  今年4月,吉利科技旗下的电动航空厂商沃飞长空的AE200有人驾驶eVTOL型号开启适航审定进程,预计2026年完成适航审定。沃飞长空AE200的机型和Joby Aviation的产品相似,飞行器带固定翼,外观是固定翼飞机和直升机的“混血”。尽管技术路线和亿航不同,但沃飞长空市场总监费岚在接受《飞行汽车网》采访时提到,亿航取得TC证,让行业振奋。此前,外界对飞行汽车仍有怀疑,“如今这意味着产业主管部门向飞行汽车行业打开了大门,有企业闯过了第一关,后续发展还有很长的路要走,但现在起码有了‘准生证’”。

  在张扬军看来, 亿航拿到TC证对行业更积极的意义在于,相关产品可以售卖,产品能走进实际应用场景中,积累数据,发现和解决问题。贺天星称,载人飞行器的安全问题涉及诸多方面。产品是核心,但运营中也会面临一些安全挑战。在合规前提下,更多eVTOL投入使用,运营商才能在真实场景中总结更多管理经验,探索更好的运营模式。

  带动产业发展

  9月14日,中国航空工业集团发布《民用直升机中国市场预测年报(2023-2032)》,提到目前全球eVTOL市场订单总计超过1.3万架,主要用于人员运输和空中物流领域。从业者普遍认为,旅游观光、医疗急救等将是eVTOL最先实现的应用场景,消防、搜索救援、空中执法,也将紧随其后。疫情之初,亿航的eVTOL曾当过空中救护车,将人员和物资运送至医院。

  贺天星介绍,这是依据风险递进原则,目前第一阶段的应用,先让大众理解和体验eVTOL,“等到公司积累足够多的安全飞行指标和数据,再考虑在人口稠密的地区提供‘空中出租车’的服务” 。

  Joby Aviation在纽约试飞后提到,未来,飞行汽车可以覆盖纽约市五个行政区99%的出行,从曼哈顿到肯尼迪国际机场开车需要1个多小时的车程,但“空中出租车”可以将时间缩短至7分钟。机场具备极好的“空中出租车”场景开发潜力,因此,机场、航空公司目前是飞行汽车厂商常见的合作伙伴。今年6月,国内电动航空厂商峰飞航空与巴黎机场集团宣布合作,将在2024年巴黎奥运会和残奥会期间,进行飞行汽车的试运营飞行。7月,沃飞长空宣布与亚太地区最大的公务航空公司华龙航空合作,未来为华龙航空提供飞行汽车。费岚提到,公务航空客户对时间更敏感,对舒适度要求更高,飞行汽车有望优化从住所、公司到机场的出行体验。

  截至2022年8月,据美国垂直飞行协会统计,全球有超过700个eVTOL设计研发项目,涉及全球48个国家的347家公司或机构。飞行汽车产业链环节多,具有极强的产业带动能力。在张扬军看来,飞行汽车是典型的未来产业,是汽车、航空、新能源三大领域的交汇点,同时也是新材料、人工智能、新一代信息技术在未来的重要应用场景。相对于大型电动飞机,飞行汽车技术难度小、需求规模大、产业融合度高,是航空电动化的突破口。此外,飞行汽车百千瓦级至兆瓦级的航空电动力技术创新与应用,将为十兆瓦级乃至更大功率等级的新能源航空发展奠定重要基础。

  2021年5月,摩根士丹利对全球城市空中交通市场(英文简称UAM)规模进行预估。UAM最早出现在2016年Uber公司空中出租车部门发布的白皮书,明确提出飞行汽车对解决交通拥堵问题的重要性。摩根士丹利预测,到2030年,全球UAM的潜在市场规模将超过550亿美元,到2050年,全球UAM市场规模将达9万亿美元。

  11月15日~17日,2023航空航天大兴论坛在北京大兴国际机场临空经济区举办,低空经济作为民航产业新动能,成为大兴机场临空经济区的重要发展方向。大兴机场临空经济区管委会主任助理朱天柱向《飞行汽车网》提到,大兴机场临空经济区被国家发改委定位是“国家航空科技创新引领区”,目前临空区引入了民航适航审定中心、航科院科创基地、民航大学工程实验室三家航空科技专业机构。临空区将打造国际科创交流的开放平台,在飞行汽车等新型航空器的适航审定上,有助于推动民航适航审定中心与国际交流和接轨。此外,大兴临空区将以飞行汽车为代表的电动航空作为未来产业布局的一大重点。

  各国都不愿错过布局未来产业的先机。2022年1月,交通运输部、科技部联合印发《交通领域科技创新中长期发展规划纲要(2021—2035年)》,明确提到要部署飞行汽车的研发。今年10月,工信部等四部门印发《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》,明确飞行汽车的发展时间规划,2025年,飞行汽车实现试点运行,2035年,新型通用航空装备实现商业化、规模化应用。四部门印发的文件还提出,鼓励珠三角、长三角、环渤海、成渝等地区设立低空经济示范区,开展eVTOL的商业示范运营。

  今年5月,美国交通运输部发布的文件显示,目前,已联合多部门组成团队,制定与飞行汽车相关的先进空中交通国家战略,合作部门包括美国国家航空航天局、运输安全管理局、联邦航空管理局和联邦通信委员会。此外,美国空军通过“敏捷至上”项目极力推进eVTOL无人机的军事化应用,向Joby Aviation采购了价值1.31亿美元的eVTOL订单。日本希望在2025年大阪世界博览会上推出空中出租车服务,针对飞行汽车做了非常详细的路线图。

  市内运营还有距离

  张扬军表示,取得适航认证离飞行汽车开展真正城市内商业运营,还有一段距离。以民航为例,飞机在研制过程中要进行各方面危险评估,确保飞机每一个功能、失效条件等被精确定义。比如,飞机内部着火、空中解体、飞机相撞等潜在危险场景,都制定有精确的回避措施,这需要无数次试飞和飞行经验,在事故中总结规律,同时在实验室进行基础研究。过去3年,亿航在全球完成超过4万架次的安全试飞。但张扬军指出,一家企业很难探索出eVTOL所有的安全边界。

  “这不是说亿航EH216-S不安全。”张扬军说。11月初,他在广州试乘了亿航EH216-S,在低空飞行了近3分钟。“很平稳,跟坐车没什么区别,噪音还有点大,但比直升机要明显好很多。”张扬军说。但航空器的飞行在天气、飞行距离等方面还有诸多限制,只有在严格约束性条件下,比如在风和日丽、没有雨雪的天气下飞行,才是安全的,这使得飞行汽车目前的应用场景受限。

  下一阶段,中国民航局与飞行汽车行业需完善适航审定,验证关键技术。张扬军提到,探索飞行汽车的飞行边界,需要长期且巨大的投入。目前,广汽、小鹏汇天等厂商也在投入建设实验室、试车场等。

  在技术上,飞行汽车产品还不够成熟。“简单来说,现在的飞行汽车是可以飞的,但还不能提供长时间、舒适的飞行体验。”费岚向《飞行汽车网》指出。在张扬军看来,制造商、相关合作伙伴仍需在技术安全性上开展研究和测试,产业法规和标准未来也将依托技术来制定。

  电池续航和安全问题,也是飞行汽车要攻克的难题。但飞行汽车的电池技术,依赖于整体电池技术的进步,并非单个飞行汽车创业公司能改善。值得一提的是,宁德时代已入局,开始布局飞行汽车电池市场。

  7月,中国商飞、宁德时代及上海交大企业发展集团有限公司共同成立商飞时代(上海)航空有限公司,主要瞄准未来新能源电动航空器“电推进系统”的技术开发、产品研制等。11月9日,宁德时代又与中国民航科学技术研究院联合成立锂电池安全联合实验室,拓展了锂电池的应用空间,也有助于机场电动化等领域的创新研究。

  在非技术领域,张扬军提到,飞行汽车厂商还需探索更合适的商业模式。目前,飞行汽车除了只用于城市空中交通的eVTOL,一些车企也将新能源车和飞行装置结合,打造陆空两用的飞行汽车。在张扬军看来,尽管eVTOL可能更早将飞行汽车这一概念带入现实,但目前只做低空观光等这类空中服务,市场太小,盈利难度大。发展飞行汽车的一种可行的商业化方式,是将飞行汽车用作电动智能汽车。一方面,电动汽车直接面向大众,市场规模大,产业发展的人才、资金更充足;另一方面,一些技术也可以“降维”用于传统车辆。

  此外,多位受访飞行汽车厂商指出,停机坪、候机楼等基础设施建设,也需要不断完善。费岚向《飞行汽车网》表示,和飞机、直升机相比,eVTOL对基础设施的要求降低了许多,可以利用现有的楼顶停机坪等平台起降,设置换电设备等。但高楼大厦楼顶对承重有一定要求,哪些地方适合作为起降场,还有待评估。

  更重要的是,飞行汽车的发展,还面临一系列规则问题,包括城市的空域管理、飞行汽车的空中行驶规则,这其中涉及航线制定、事故责任划分以及空中执法手段等一系列非技术难题。空域管理方面,管理部门近期出台了相关文件。6月,国务院、中央军委发布《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,提出要规划飞行管制空域和试飞空域。11月3日,国家空中交通管理委员会办公室发布《中华人民共和国空域管理条例(征求意见稿)》,要求制定无人驾驶航空器的空域使用规范,为行业发展提供支撑。

  在张扬军看来,目前,空管部门也在探索对eVTOL的全新管理方式。但低空空域开放的前提,还是要飞行汽车真正飞起来,以及业内探讨出一定的监管方式。他强调,与传统航空器相比,飞行汽车面向大众,市场规模接近汽车,产业发展也要依赖汽车降低成本。同时,低空航空运输也需要和地面交通融合,形成路空协同的立体交通。因此,这些非技术问题并非一个产业甚至一个部委能够解决,背后是一个系统问题,需要各个领域的专家跨界聚在一起,商讨出行业发展的规范和标准。监管力量也需要深入融合,从国家层面构建更清晰的生态。

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