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未來產業 贏領明天丨傾轉旋翼電動飛機E20 eVTOL首飛,時的科技搶佔未來空間賽道

人民網記者 葛俊俊
2023年10月26日14:30 | 來源:人民網-上海頻道
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在電影《第五元素》中,空中出租車穿梭於高聳入雲的摩天樓之間﹔《西部世界》中,隨處可見載人飛行器和便利的起降平台……在電影中頻頻出現的飛行器,如今已從科幻場景變成了令人驚嘆的現實。

時的科技E20 eVTOL原型機發布。受訪者供圖

“未來,在出行APP上輸入起點和終點,然后走到附近的起降場,順利完成登機流程,電動飛機就能以260KM的時速,安全地將你送達目的地。也許開車穿過城市需要一個小時,但乘坐飛行器隻需要幾分鐘。”上海時的科技有限公司(以下簡稱“時的科技”)創始人兼首席執行官黃雍威描繪了未來城市立體交通出行的藍圖。“將來可以根據個人喜好規劃出行路線。乘坐電動飛機可能就和坐地鐵、坐出租車一樣,成為日常交通出行的一種方式。”

eVTOL(electric Vertical Take-off and Landing,即電動垂直起降飛行器),比較通俗的理解就是電動化且不需要跑道就可垂直起降的飛機。2023年8月,時的科技E20 eVTOL框架機完成了從系統聯調到試驗試飛的所有科目。這也意味著時的科技E20 eVTOL跨入了整機測試及驗証階段。

短途出行更便利,項目跨入整機測試階段

2021年5月,聚焦於傾轉旋翼eVTOL研發的時的科技成立。談起公司成立的契機,黃雍威解釋到,一方面,2020年電動汽車在市場滲透率上有了較大的突破,電池等產業鏈原材料基本實現了量產。整體能量比、工藝比、價格等各方面都到了飛機可用的環節。另一方面,海外民航局發布了相關支持政策。“閉環形成,也就代表著這件事更有成功的可能。”因此,瞅准時機,看中航空資源豐富的上海,時的科技在閔行區落地。

“‘時的’意為時間的士,是希望提供更高效快捷的智能立體出行。”時的科技成立時間不長,但團隊成員進行電動航空垂直起降飛行器研發時間都相對較早,黃雍威就有著20多年的航空業從業經驗。

時的科技E20 eVTOL框架機完成試飛試驗。受訪者供圖

今年3月,時的科技榮獲國家高新技術企業認証﹔6月,時的科技原型機亮相,備受業內關注。這一架由中國民航局簽發注冊號為“B-0EEW”的國產電動飛機,將助力立體交通生態圈的建設進程。8月,時的科技框架機順利完成試飛試驗。10月,時的科技完成航前試驗,獲取特許飛行証,並成功完成首輪飛行試驗。看似飛速的研發進程,每一步走來都極其艱辛。從前期傾轉旋翼控制驗証到后期動力驗証,再到今天的順利試飛,時的科技研發團隊歷經了兩年多的磨礪。

有人質疑,為何要做框架機,而不是直接用原型機完成試飛試驗?對此,黃雍威回應,框架機設計了與全尺寸原型機一致的起飛重量、動力布置和系統設備,是動力系統驗証和飛控航電聯調驗証的重要平台。框架機的試驗加快了技術問題的迭代解決,有效降低原型機試飛風險,推進了E20 eVTOL項目的順利進行,為下一階段原型機的安全試飛建立了良好的基礎。

10月26日,時的科技自主研發的E20 eVTOL完成首輪飛行測試,首飛採取的無人駕駛模式。這是中國首個傾旋旋翼載人電動飛機的首輪試飛,首飛成功標志著E20 eVTOL的設計、研發、制造、飛行的全面貫通。

時的科技E20 eVTOL完成首輪飛行測試。受訪者供圖

聚焦傾轉旋翼,讓出行更高效快捷

作為國內首家突破eVTOL傾轉旋翼技術的企業,這款國產電動飛機重約2.4噸,更像是空中巴士一樣在AB點穿梭,時速上趨同於高鐵,比出租車要快五倍,但是人均每公裡價格幾乎可以與出租車持平,其成本和終端票價能得到大幅度下降。

E20 eVTOL使用綠色無污染的純電能源、5座載人設計(1名飛行員+4名乘客)、有效載荷450公斤、可高效飛行200公裡、航巡時速達到每小時260公裡,最快時速每小時320公裡,未來主要解決的是城市內、城市間的短途空中出行需求。

當前,電動垂直起降飛行器有三種主要的構型。包括多旋翼,即沒有機翼,整個飛行階段完全依賴多個旋翼的動力輸出來提供升力和前行動力,飛行速度低,飛行航程有限,巡航時速也較低,商業應用場景主要停留在特定場景和低空旅游。復合翼,從升到推有兩套動力系統,垂起時一部分旋翼提供升力,巡航時另一部分旋翼提供拉力,垂直升力系統在巡航階段會閑置,使用的電機數量較多,載重比低,相對成本也較高。傾轉旋翼,則結合了多旋翼和復合翼的功能,旋翼既提供升力也提供巡航推力,飛行速度快、載重比高、整機性價比高、而且適航條款比較清晰,具有較好的運營經濟性,在未來商業場景中更有優勢。

“和前兩者相比,傾轉旋翼的技術難度更大。”黃雍威指出,基本是要把前兩種飛行模態都學會了,最后的耦合模態叫傾轉模態。“最難的就是整體的集成耦合,必須做到相對極致,才能達到理想的效果。”

時的科技的傾轉旋翼構型,配備大直徑低轉速五葉槳和高功重比賽峰智能電機,通過降噪設計,飛行中不對周邊環境造成噪音污染﹔採用800V高壓架構,充電更快,能耗更低﹔獨創的CTW(Cell-to-Wing)電池和機翼結構融合設計,有效的提高了安全性,提升結構效率,整機更加輕量化。

“你可以看到,旋翼在起降時是垂直90度的垂起狀態,巡航飛行時是固定翼狀態,也就是整個傾轉過來的動力系統可以重復被利用,這樣飛行器的時速更快。”E20擁有傳統飛機的固定機翼,同時配有6個旋翼,其中4個旋翼可傾轉,2個旋翼在起飛后鎖槳,降低阻力。黃雍威指著視頻中的試飛畫面解說到:“動力單元是飛行器中最昂貴的零部件,可以重復利用就意味著不需要過多的動力單元。電動化帶來的傾轉設計,就像電車去做0-100加速,相對比傳統油車更簡單。”

“傾轉旋翼是全球大多數國家在航空器研發上的普遍選擇。” 黃雍威表示,與海外趨同,時的科技同樣認同傾轉旋翼技術,這也是真正實現“空中的士”的配方。“我們要把價格調整到適合老百姓出行,至少在商務上率先出行才有意義。”

逐步參與全球航空技術角逐

從2021年成立至今,短短2年,時的科技已經先后完成了從分析論証到產品設計,從功能開發到系統集成,從零件生產到整機裝配,從系統聯調到試驗試飛。

“目前,我們更多的是完成了它們的功能,而不是完成了它所有的可靠性,接下來,我們還有三年的時間要去研發、完成功能和安全可靠性的確認。”黃雍威說。

時的科技是一個復合型的團隊,研發人員佔比高達85%,擁有海外留學或工作經歷的高達40%,涵蓋了航空、電動化、智能化等多個方向。在黃雍威看來,研發過程就是在“摸著石頭過河”和“踩在巨人的肩膀”的基礎上實現迭代。

E20 eVTOL設計迭代過程。受訪者供圖

“我們的目標是想把這款飛行器進行商業化,因為我們創業至今,一路走來,都是希望為社會提供安全便捷的空中出行服務,這也是我們的發展使命。”根據企業的未來規劃,時的科技希望和通航公司、政府部門共同合作,推動起降場的建設、短途航線的規劃等,助力未來立體交通生態建設。

2022年9月,上海發布了《上海打造未來產業創新高地 發展壯大未來產業集群行動方案》。《方案》中提出,要突破傾轉旋翼、復合翼、智能飛行等技術,研制載人電動垂直起降飛行器,探索空中交通新模式。

“我們今年順利完成原型機的首飛,就意味著時的科技將代表國內技術的領先性,與國外技術來到同一梯隊。”黃雍威表示,作為上海市未來空間的頭部企業,時的科技將著力城市空間資源的開發和利用,未來代表上海乃至中國參與全球航空技術角逐。

(責編:沐一帆、軒召強)

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