​小鵬匯天5億美元融資再創紀錄,eVTOL的安全性難題如何破解?

僅在2020年,eVTOL企業就獲得了超過10億美元的風險投資。

曾經被看作是一個大號“玩具”的飛行汽車現如今似乎越來越靠近現實了!10月19日,小鵬汽車的關聯公司小鵬匯天宣佈完成超過

5億美元A輪融資

,投前估值超10億美元。

此輪融資由IDG資本、五源資本及小鵬汽車領投,紅杉中國、鐘鼎資本、GGV紀源資本、高瓴創投以及雲鋒基金等知名機構跟投。

小鵬匯天宣佈,這是迄今為止亞洲低空載人飛行器領域企業獲得的最大單筆融資。

小鵬匯天總裁趙德力認為,本輪融資代表著資本市場對飛行汽車這一產業方向的看好,也是對小鵬匯天技術實力的認可。

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小鵬匯天還表示,公司以城市空中出行UAM(Urban Air Mobility)為目標,融合智慧汽車與現代航空,讓飛行汽車走進家庭,讓出行更自由。

近些年來,全球範圍內有十幾家不同的公司正在開發用於城市通勤的

電動垂直起降(eVTOL)飛機

,設想在不久的將來實現郊區和城市中心之間的快速、安靜、清潔且廉價的點對點旅行。

雖然想法看似瘋狂,但僅在2020年,這些企業就獲得了超過

10億美元

的風險投資。美國聯合航空公司已經訂購了200架eVTOL。美國航空公司也已經訂購了250架,還可能選擇再訂購100架。

但是,這些eVTOL平臺都還沒有獲得載客的認證,而且作為一種完全不同的飛行工具,其在安全方面仍然存在著明顯的問題。

首先,許多eVTOL與傳統飛機(即固定翼飛機和直升機)在安全方面的一個重大區別是, eVTOL 在發生動力系統故障時,通常沒有一種很好的被動升力產生方式。

傳統固定翼飛機即使沒有可用的發動機,也可以依靠其機翼提供升力,在一些極端情況下,大型客機在多個發動機故障的情況下,依然能夠進行可控的長距離滑行,從而安全降落。同樣,直升機也可以自動運轉,利用無動力的旋翼產生足夠的升力,進行可控的下降和著陸。

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但eVTOL通常完全或大部分依靠其分散式推進系統(許多小型電動馬達驅動螺旋槳或風扇)共同產生升力。一些eVTOL有機翼,但這些機翼的設計不一定是為了方便降落。

而另一些eVTOL完全依賴電動升力系統,這意味著如果軟體或硬體故障導致整個動力系統癱瘓,飛行器就根本無法產生任何升力。

顯然,開發eVTOL的公司也很清楚,為了取得成功,他們必須達到一定的安全水平,以贏得監管機構和未來乘客的信心。

“這的確是eVTOL飛機的獨有問題之一!”位於德國布魯克薩爾的Volocopter公司適航認證和質量主管Oliver Reinhardt說,“我們必須找到一種方法,將我們新型飛機的安全水平提高到航空管理部門要求的安全水平,而我們已經做到了這一點。”

據瞭解,Volocopter的eVTOL使用一個18個轉子的推進系統,沒有任何被動升力面,可以攜帶兩個人以每小時110公里的速度飛行35公里。

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Reinhardt解釋說,傳統的輕型飛機設計是基於潛在的危險或災難性故障,標準是大約每100萬小時發生一次。較大的飛機是按照更嚴格的標準設計的,預計故障率為每1,000萬小時發生一次。

而商用客機是所有標準中最高的,預計每10億飛行小時會發生一次災難性故障。

“而我們的安全門檻將超過大型客機,我們必須證明我們能夠持續飛行,甚至能夠到達計劃的著陸點,而不是在最近的地方緊急著陸。”Reinhardt說。“因此,即使在10億個飛行小時中出現一次故障,也不意味著採用分散式推進系統的eVTOL飛機會從天空中掉下來。”

具體來說,Volocopter的安全涉及多層次的冗餘。

每個關鍵系統都有一個備份系統,每個備份系統使用不同的硬體,執行不同的軟體,用不同的程式語言編寫,由不同的公司生產和驗證。

但是,如果發生了雙重或甚至三重故障怎麼辦?如果三個電機出現故障,飛機將可能不得不下降,但據Reinhardt說,三個電機同時出現故障的機率已經超過了“10億個飛行小時中出現一次故障”。

Wisk Aero公司的首席技術官Jim Tighe也認為,

“eVTOL可能比之前的交通工具更安全。”

據悉,Wisk的eVTOL使用了分佈在兩個機翼周圍的12個升力風扇,加上後面的一個推力螺旋槳。

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像Volocopter一樣,Wisk的安全性是基於設計簡單和高度冗餘的系統,從而杜絕單點故障。這是eVTOL相對於傳統飛機的優勢之一,與活塞式或渦輪式發動機相比,電動馬達非常簡單。

Tighe 認為,這使得飛機能夠以機械系統無法做到的方式處理故障,因為移動部件少得多,而且電力分配方便,可以在必要時讓單個馬達之間相互補償。

Joby Aviation的政府和監管事務主管Greg Bowles對此也表示贊同,“電動飛行汽車超級酷,因為它讓我們做到了機械系統無法做到的各種事情。”

Joby 的eVTOL飛機有六個螺旋槳,它們可以傾斜以提供垂直或水平推力,還有支援滑翔緊急降落的機翼。螺旋槳由雙繞組電機提供動力,基本上是將兩個獨立的電動馬達合二為一,以實現冗餘處理。因此,即使兩個馬達在懸停期間發生故障,飛機最多損失一個螺旋槳,而飛機本身依然可以安全地操作。

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不過,交通安全畢竟非同小可,尤其是eVTOL將要在城市這種人群密集區飛行,統計意義上的數字究竟有多大說服力仍是個問號。換句話說,這些公司是怎麼準確地衡量出“10億個飛行小時中出現一次故障”這個機率的呢?

“為了理解什麼是極端不可能,”Bowles解釋說,

“我們對所有已知的故障進行了全面的系統安全分析。如果軟體在這裡做了一些意想不到的事情,如果那個電子元件以這種方式發生故障,如果這條電線以另一種方式失效,數以百萬計的組合會怎樣。”

這是一個廣泛的過程,涉及到系統的每一個單一元素,包括單個電阻器和電容器的可靠性,因為每樣東西都是一個潛在的故障源,需要被瞭解和說明。

除了這些估計之外,現實世界的測試也發揮了重要作用。以小鵬匯天為例,其產品旅航者T1目前已經安全載人飛行超

10,000餘架次。

“我們做了大量的地面測試,”Wisk的Tighe說,“我們做了多臺測試樣機,每天24小時執行。此外還有加速壽命測試,意思是你可以在高溫和環境條件下測試電路板。”

據摩根士丹利研報預計,2030年,飛行汽車行業將形成3,000億美元的市場規模;2040年,該行業規模可能將達到

1.5萬億美元

如此市場機遇的誘惑肯定會導致整個行業發展良莠不齊,所以ICAO(國際民航組織)、EASA(歐洲航空安全域性)、CAAC(中國民用航空局)、FAA(美國聯邦航空管理局)等監管機構制定安全規則就十分必要且非常急迫。

TAG: eVTOL故障10飛行飛機