導(dǎo)讀：近日，全球第一架全尺寸傾轉(zhuǎn)涵道翼eVTOL——天翎科L600亮相。

作為國內(nèi)第一家采用全涵道設(shè)計的eVTOL企業(yè)，天翎科在中國eVTOL賽道上扮演了獨特且具有前瞻性的角色。

5年前，當(dāng)資本和市場都偏愛更快出成果的復(fù)合翼或多旋翼時，剛剛啟動整機(jī)開發(fā)的蔣彬毅然堅持其選擇。5年來，看起來簡單卻并不能很快成功的技術(shù)發(fā)展不斷證明混動、全傾轉(zhuǎn)、全涵道構(gòu)型的可行性：電池能量密度不再“狂飆”，首款國產(chǎn)混動航空發(fā)動機(jī)即將獲頒型號合格證、生產(chǎn)許可證，全傾轉(zhuǎn)、全涵道構(gòu)型的可行性也得到了驗證。

時至今日，當(dāng)市場逐漸從“能飛”轉(zhuǎn)向“好用”，對噪音、效率、安全性的要求越來越高時，天翎科當(dāng)年的獨特選擇，逐漸轉(zhuǎn)化為其核心競爭壁壘。

近日，天翎科創(chuàng)始人兼CEO蔣彬接受了21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者的專訪。蔣彬回憶道，2020年天翎科團(tuán)隊確定了技術(shù)路線和場景，明確初始場景一定要做高性能飛行器來與傳統(tǒng)航空器競爭，終極城市場景需要低環(huán)境影響航空器來滿足大規(guī)模運行要求。但對于如何實現(xiàn)兩者的統(tǒng)一，團(tuán)隊經(jīng)歷了很多嘗試和修改?！拔覀児苍O(shè)計了5個構(gòu)型，每個構(gòu)型都造了縮比機(jī)、進(jìn)行了試飛，不斷迭代出了今天的構(gòu)型?！?/p>

蔣彬認(rèn)為，對于未來技術(shù)方向、場景的判斷，都會反映在eVTOL構(gòu)型上?！坝猛?、場景在前牽引，技術(shù)發(fā)展在后推動，場景、技術(shù)發(fā)展方向都找對了，一定能走到彼岸?！?/p>

一代動力，一代飛行器

《21世紀(jì)》：在通用航空領(lǐng)域你有長達(dá)15年的研發(fā)和全球適航工作經(jīng)驗，如何看待此前中國通航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展？

蔣彬：之前通用航空在中國發(fā)展得不太順利。從飛行器自身來看：飛行器大規(guī)模運行需要“雙保險”，一方面飛行器本身要好用、安全，另一方面監(jiān)管方要有足夠的手段對航空器進(jìn)行有效的控制。

但過去，中國大量引進(jìn)西方國家的航空器。由于制造商對其核心技術(shù)（如電磁環(huán)境、設(shè)計算法）甚至飛行記錄數(shù)據(jù)都嚴(yán)格保密，這些航空器對中國監(jiān)管機(jī)構(gòu)而言是技術(shù)上的“黑盒子”。因此中國民航局建立并執(zhí)行了一套覆蓋飛行員、維護(hù)、運行和空域管理的嚴(yán)格監(jiān)管體系，以確保萬無一失，但成本高昂無法大規(guī)模運行。就像如今相關(guān)部門對正規(guī)企業(yè)無人機(jī)有反制手段，是因為中國無人機(jī)企業(yè)可以更好地與監(jiān)管方合作，使得監(jiān)管當(dāng)局有更多的管理手段。

一代動力，一代飛行器。隨著新型動力裝置出現(xiàn)，中國一下子有了和美國、歐洲相同的設(shè)計基礎(chǔ)，也就有了同場競技的資本。一方面，中國的主機(jī)廠可以通過設(shè)計體系、仿真、試飛等過程證明eVTOL的安全，另一方面通過與監(jiān)管方的深度合作，監(jiān)管方也得到了監(jiān)管eVTOL的手段。主機(jī)廠和監(jiān)管方一起成長，能夠?qū)崿F(xiàn)“雙保險”。

《21世紀(jì)》：為什么中國主機(jī)廠都是最近幾年一起成長起來的？

蔣彬：從過去100年的飛行器發(fā)展過程看，“一代動力，一代飛行器”是通用規(guī)律。電機(jī)的出現(xiàn)，啟動了這一輪動力革命，全球所有國家再次站上同一起跑線。

電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的本質(zhì)區(qū)別在于，電機(jī)是尺寸無關(guān)的。假如需要1000kW功率，可以做1個1000kW的電機(jī)，也可以做10個100kW的電機(jī)，兩種方案的綜合效率、電機(jī)重量、電機(jī)大小差別不大。而若是用1000kW的航空發(fā)動機(jī)，熱效率可以達(dá)到40%；但分成10個100kW的發(fā)動機(jī)時，熱效率僅有20%左右，重量卻比單發(fā)動機(jī)方案重50%以上。

飛行器設(shè)計隨動力特點而改變。由于電機(jī)具有尺寸無關(guān)特性，飛行器可以做分布式動力系統(tǒng)，也可以把機(jī)翼和動力融合到一起——這能夠結(jié)合機(jī)翼形狀，優(yōu)化推力、升力特性。

少有人走的路

《21世紀(jì)》：天翎科2020年開始研發(fā)傾轉(zhuǎn)涵道翼eVTOL，為何選擇這一獨特構(gòu)型？

蔣彬：天翎科2023年成立，核心團(tuán)隊從2020年開始做eVTOL整機(jī)開發(fā)。我們在設(shè)計飛行器時，考慮到了短、中、長期的落地場景。短期之內(nèi)，我們要替代現(xiàn)有的直升機(jī)、小飛機(jī)，因此飛行器的高性能、低成本，是第一階段能夠產(chǎn)生商業(yè)價值的必要條件。中長期來看，eVTOL要進(jìn)入城市環(huán)境中大規(guī)模運行，需要更多考慮機(jī)外的人員，因此公眾安全、噪聲影響是eVTOL規(guī)?；暮诵?。我們認(rèn)為，傾轉(zhuǎn)涵道翼是無論短期、長期都能滿足市場需求的構(gòu)型。

傾轉(zhuǎn)涵道構(gòu)型誕生于上世紀(jì)五、六十年代。當(dāng)時，美國海軍給貝爾公司提出了一個需求，要求開發(fā)一種能在航母甲板等狹小空間垂直起降、具備固定翼飛機(jī)速度和續(xù)航的V/STOL（垂直/短距起降）飛機(jī)。根據(jù)這一要求，貝爾設(shè)計出了首款傾轉(zhuǎn)涵道翼飛機(jī)——X-22。

X-22已經(jīng)驗證了傾轉(zhuǎn)涵道構(gòu)型的氣動特性，但當(dāng)時無法大規(guī)模商用。這是因為，它采用四個可傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇，各自需要一臺發(fā)動機(jī)驅(qū)動，經(jīng)濟(jì)性較差，系統(tǒng)交聯(lián)也較為復(fù)雜。而隨著動力系統(tǒng)的革命，如今能夠用一串電機(jī)取代原來的發(fā)動機(jī)，以更低的成本解決了當(dāng)年的商用化難題，同時繼承了速度快、操控穩(wěn)定等構(gòu)型優(yōu)勢。

《21世紀(jì)》：同為全涵道構(gòu)型，為什么Lilium早早起步，卻淪落到破產(chǎn)、被收購的境地？

蔣彬：從技術(shù)層面看，Lilium錯判了技術(shù)發(fā)展路徑。2016年Lilium的構(gòu)型和天翎科一樣，但后來改變了。

其背景是：2016年至2020年，電池能量密度以年均30%的速度突飛猛進(jìn)。Lilium預(yù)估電池會繼續(xù)保持這一增速，到2025年功率密度、能量密度都將翻3倍以上，因此在2018年修訂了構(gòu)型。

但隨著電池體系接近其理論能量密度上限，2020年以后，高功率電池的能量密度的年均增長速度明顯放緩，回落到3%-5%的水平。

舉個例子：2020年我們團(tuán)隊研發(fā)1/2縮比飛機(jī)時，單體電芯的能量密度已經(jīng)能夠達(dá)到275Wh/kg。目前天翎科用的高安全水平電芯能量密度基本沒有變化。

《21世紀(jì)》：L600搭載了增程式混合動力系統(tǒng)，天翎科為何選擇增程？

蔣彬：eVTOL在不同飛行姿態(tài)下的需求不同：垂直起降階段需要高功率，巡航階段需要高能量。而電的優(yōu)勢在于高功率，油的優(yōu)勢在于高能量，增程式混動能夠發(fā)揮兩種能量系統(tǒng)的優(yōu)勢——起降階段純電驅(qū)動，平飛階段燒油發(fā)電、由電驅(qū)動。

eVTOL垂直起降，類似于汽車起步，汽車起步同樣由電機(jī)主導(dǎo)。電機(jī)在低速（甚至零轉(zhuǎn)速）時就能輸出最大扭矩，把eVTOL托起來；而發(fā)動機(jī)的燃料雖然蘊含巨大能量，但其單位時間內(nèi)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的速率（即功率）受到了限制。因此，eVTOL起降階段由電機(jī)主導(dǎo)，是物理事實決定的。

增程式混動系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組合而成。發(fā)動機(jī)方面，我們用的中國航發(fā)湖南動力機(jī)械研究所（608所）產(chǎn)品，608有國內(nèi)唯一認(rèn)證的航發(fā)產(chǎn)品，也是中國首款明確設(shè)計上就預(yù)留了“混動化”接口的國產(chǎn)航空發(fā)動機(jī)。

考慮到平飛300公里/小時所需的能量消耗，我們匹配了一個完全滿足平飛功率的增程器。電池則是預(yù)留給垂直起降和應(yīng)急用的：電池能夠保證平飛100多公里或者6次垂直起降，確保在發(fā)動機(jī)出現(xiàn)問題時安全達(dá)到。

技術(shù)、場景決定構(gòu)型

《21世紀(jì)》：市面上的載人eVTOL還有2座、4座、5座等設(shè)計，L600采用六座設(shè)計有哪些考量？

蔣彬：首先，我們非常明確的是前排一定要設(shè)置雙座。

我們最早定前排雙座時業(yè)界普遍不認(rèn)同，但如今很多友商都已從前排單座改成前排雙座。Joby出于構(gòu)型考慮，其6個傾轉(zhuǎn)旋翼擠壓了機(jī)艙前部的可用空間，導(dǎo)致物理上前排無法并排布置兩個座位。雖然堅持前排單座，但Joby需要投入巨資研發(fā)高保真飛行模擬器，這是用培訓(xùn)高性能軍用飛機(jī)（如F-35戰(zhàn)斗機(jī)）飛行員的方式培訓(xùn)民用飛機(jī)駕駛員，成本高昂。

天翎科之所以堅持雙座，是出于短期培訓(xùn)、長期運營的綜合考慮。短期來看，eVTOL仍將按照傳統(tǒng)航空器規(guī)則運行，前排一定要雙座才能培訓(xùn)；早期飛行也可能需要配備正、副駕駛員。而在航空器可以自主飛行的未來，乘客也不會選擇一個人坐在前排，而是傾向于兩人并座交流。

其次，我們的構(gòu)型決定了我們的超長客艙。串列翼飛行器不同于其他所有飛行器，由于前翼和主翼需要留出足夠長的間隔距離，這導(dǎo)致客艙很長。L600客艙其實有8座的空間，布局載人、載貨都比較容易。

大客艙對于未來發(fā)展也很有意義。假設(shè)電池能量密度以每年3%的速度增長，那么每年可以節(jié)省21公斤，5年就能省下一個成年人的重量；而可能5年后eVTOL將真正開始規(guī)?；\行，到時候可以再增加1到2個座位。

《21世紀(jì)》：載荷和航速，主要取決于電池技術(shù)進(jìn)步嗎？

蔣彬：所有的部件都在進(jìn)步。主機(jī)廠必須為技術(shù)進(jìn)步預(yù)留空間，讓eVTOL有能力飛得越來越快，也有能力布局更多座位。

我們選擇全傾轉(zhuǎn)涵道翼構(gòu)型，也出于這一考慮。當(dāng)推進(jìn)技術(shù)越來越成熟，要求eVTOL飛得越來越快時，非全傾轉(zhuǎn)構(gòu)型的速度很難提升。

只要在低速飛機(jī)（最高速度可以達(dá)到463km/h）檔位，所有認(rèn)證條件幾乎相同。L600的最高飛行速度是360km/h，還有100km/h的進(jìn)步空間；電池持續(xù)、緩慢的進(jìn)步也可能發(fā)揮客艙空間的優(yōu)勢，可以從6座升級到8座。所以，L600在未來10年會越來越完美。

《21世紀(jì)》：據(jù)統(tǒng)計，目前eVTOL的構(gòu)型有1000多種。你覺得技術(shù)路線會朝什么方向收斂？

蔣彬：按照“一代動力，一代飛行器”的觀點，如今的電動航空行業(yè)相當(dāng)于1940年-1960年。當(dāng)活塞式內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪式發(fā)動機(jī)，千奇百怪的飛行器隨之出現(xiàn)：有的主機(jī)廠把發(fā)動機(jī)放在機(jī)艙里，有的放在背上，還有的放在翅膀中間、尖上……直至1960年前后，翼下吊掛發(fā)動機(jī)布局被證明是噴氣式客機(jī)設(shè)計的最優(yōu)解，并一直延續(xù)至今。

收斂的方向一是要滿足場景的要求，二是要滿足技術(shù)發(fā)展的規(guī)律。

電機(jī)出現(xiàn)后，千奇百怪的eVTOL隨之而來。短期來看eVTOL的飛行性能必須打敗傳統(tǒng)航空器，接管現(xiàn)有場景，否則沒有理由進(jìn)入eVTOL時代。所以高性能是必然。高性能也就需要高航速和長航程，即全傾轉(zhuǎn)和混動。長期看eVTOL要大規(guī)模運行，需要公眾接受每天有大量的航空器在附近運行，那就意味著低噪聲和高安全，特別是對飛機(jī)外人員的安全防護(hù)，這一點涵道有天然的優(yōu)勢。

《21世紀(jì)》：這一共識基于什么達(dá)成？

蔣彬：基于物理和運行場景要求。物理限制一直存在，之前大家覺得可以開創(chuàng)新場景。

所謂新場景，包括以eVTOL為低空文旅的載體?，F(xiàn)在依然有這樣的說法，但大家已經(jīng)不認(rèn)為這是一個能夠大規(guī)模運行的場景。因為若把eVTOL飛行當(dāng)作文旅項目，意味著這是一個獵奇的產(chǎn)品，也意味著產(chǎn)品數(shù)量少，無法規(guī)模運行。

美國、歐洲一直強調(diào)，未來先進(jìn)空中交通的運行法規(guī)仍然是美國聯(lián)邦航空管理局的第91部（Part 91）和第135部（Part 135），未來的運行場景仍然是通勤、應(yīng)急等91部和135部規(guī)定的場景。

也是經(jīng)過這幾年百花齊放，大家發(fā)現(xiàn)過去100多年沒有創(chuàng)造出來的場景，未來10-15年內(nèi)也不會出現(xiàn)。創(chuàng)造場景比創(chuàng)造技術(shù)更難，不如用新技術(shù)解決老場景的問題，先打敗過去才有未來。

逐步接近最終場景

《21世紀(jì)》：對于應(yīng)用場景，天翎科有怎樣規(guī)劃和部署？

蔣彬：第一步是低成本替代現(xiàn)有的通航飛機(jī)。比如救援直升機(jī)的最快飛行速度是220km/h，L600最快能飛360km/h，不僅節(jié)約成本，而且在及時性、舒適性、安全性上全面碾壓。

這意味著，我們能夠把通航飛機(jī)市場從原來的1000架做到1萬架。通過1萬架eVTOL積累100萬以上小時飛行經(jīng)驗，能夠證明eVTOL比傳統(tǒng)通用航空器更安全，底層也能夠讓監(jiān)管方有手段可監(jiān)管，那時候我們將創(chuàng)造新的場景——城市空中交通（Urban Air Mobility，簡稱UAM），eVTOL將在城市大規(guī)模運行。

《21世紀(jì)》：在大規(guī)模運行之前，天翎科計劃如何盈利？

蔣彬：主要是從通用航空市場分蛋糕。目前通航市場包括應(yīng)急救援、載人商務(wù)出行、短途運輸、短途通勤等，我們目前在中國西南、西北地區(qū)和中東、東南亞等地都有一些意向訂單。

我們希望L600全生命周期都能產(chǎn)生價值。預(yù)計L600完成服役后，我們將用其改裝無人貨運機(jī)，飛機(jī)本身的采購成本幾乎為0。

《21世紀(jì)》：L600能夠?qū)崿F(xiàn)全生命周期運營成本為每公里每個座位1.5元，在載人eVTOL行業(yè)處于什么樣的水平？

蔣彬：這在混動eVTOL中處于平均水平，但比純電eVTOL便宜很多。

這是因為有電池更換成本。電動航空比電動汽車更換電池要頻繁得多：汽車電池在材料選擇上較為保守，且工況好，可以在幾千個循環(huán)后更換電池；航空電池的材料選擇相對激進(jìn)，一般在500-700個循環(huán)后就要更換電池。

按此測算，eVTOL每次起降所對應(yīng)的電池?fù)p耗成本約為1000元。

L600由于有混動系統(tǒng)，充一次電可以起降6次——每次僅用5%的電量起降，起降6次后還余40%電量。而如果L600是純電動力，每公里每個座位將高達(dá)6元——電池更換的成本，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃油成本加上發(fā)動機(jī)大修成本。

來源：21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)日報

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