中国在民用无人机的探索上走在了世界前列,但未来如果想用无人机“飞”行,安全仍然是一个巨大的挑战,无人机想要成为商业化。 ,需要依赖一个比较完善的生态
打开手机软件,输入地址,就可以乘坐无人驾驶“飞机”到达目的地,未来可能不再是梦想。
日前,中国民航总局发布了《民航V1.0发展路线图》(以下简称《路线图》),提出将实现分别在2025年、2030年和2035年进行短程、中程和远程载人无人机探测应用的时间轴。
近年来飞行中的航空器能否投掷物品,城市空中交通的概念变得很普遍。多个国家发布城市空中交通规划,飞行汽车成为新风口。迄今为止,全球已有200家企业加入了“飞车混战”。中国率先实现无人机零适航标准的突破。我们离无人驾驶“飞行”通勤还有多远?
无人驾驶适航证是空白的
安全是一项挑战
民航局8月22日发布的《路线图》指出,到2025年,以城市通勤交通为代表的短途载人飞行开展应用示范。到2030年和2035年,分别探索和应用郊区与城市之间的中距离载人交通和城市之间的载人交通。 9月2日,民航局空港司副司长马志刚在城市航空运输国际发展论坛上透露,空港司正在考虑成立专项课题组,针对技术标准开展针对性研究。飞行器的垂直起降地点。
近年来,飞行汽车非常流行。飞行汽车,或者说电动垂直起降飞行器(eVTOLs),看起来有点像直升机,波音、空客等老牌飞机制造商,以及腾讯、优步等科技公司纷纷进入该领域。由于全球航空业监管机构对飞机的安全适航认证门槛较高,试飞周期普遍较长,以及eVTOL产品与传统客机在电气化、旋翼结构等方面存在差异,适航认证载人飞行器是全球性的。还在探索中,无人机的适航取证更是一片空白。
今年2月,中国民航局发布了《亿航EH216-S无人机系统专用条件》(以下简称《专用条件》),明确了最大起飞重量、飞行飞行高度、可搭载乘客数量、地面控制站全程监控飞行器,飞行器上的乘客与地面通过移动通信网络进行语音和视频通信。在特殊条件发布之前,全球尚无先例。不过,民航局也指出,目前还没有针对此类飞机系统发布适航规定。
亿航是中国民用航空局批准的第一家载人级自主飞行器适航审定试点单位。亿航智能副总裁何天星告诉《中国新闻周刊》,EH216-S的适航认证正在进行中,目前正在进行一些彻底的测试。亿航EH216-S已经在国内城市、海岸线、风景名胜、人口不密集的特色小镇等11个应用场景进行了测试,最高飞行速度130公里/小时。这种类型的飞机一次最多可容纳两个人。截至今年二季度,EH216-S已完成5700余架次试飞,其中包括广州、深圳、三亚等城市的航空旅行。亿航计划先在部分城市试飞,然后将无人机推广到全球更多城市。
自主飞行器国内适航取证“领先一步”。美国联邦航空局和欧洲航空安全局(EASA)保持谨慎。有航空业人士指出,FAA和EASA在概念上并没有认识到这种方法足够安全。
一位不愿具名的业内人士表示,无人机载人需要更高的自动化程度,是一个新领域。它至少要达到民航飞机的安全等级或与之相近的安全性能一个数量级,才能保证实用的飞行控制可靠。在他看来,载人无人机有很多隐忧,比如大部分机型研发时间短、运营经验不足,“甚至很多公司还在验证比例模型,原型机还没有第一次试飞.".此外,无人驾驶飞机在发生紧急情况时用于控制飞机的系统的智能水平还不够高。
自动驾驶飞机在低空域飞行。在中国,低空域距离地面100米至1000米,亿航EH216-S的最大飞行高度为200米。低空飞行意味着面临更复杂的气象环境。清华大学车辆与交通学院教授、中国首位莱特兄弟奖章获得者张扬军分析《中国新闻周刊》称,民航飞机自动驾驶一般在8000高空巡航米到万米以上,天气条件较好;无人机所在低空地区气象条件复杂,尤其是低空风切变,严重影响飞行安全。对气象环境的感知、决策和响应都比较复杂,“这对载人无人机来说是一个巨大的挑战”。
张阳军进一步指出,目前的智能无人驾驶主要适用于天气好的非高密度飞行,如晴天旅游观光等。暂时无法实现大量无人机全天高密度飞行。
武汉大学动力与机械学院教授郑桂林告诉《中国新闻周刊》,大部分民航客机在巡航时都处于自动驾驶状态。但在安全方面,设备是否进入自主导航是由飞行员控制的。在他看来,民航飞机相对安全的关键在于飞行员的经验和专业知识。在民用客机上,飞行员是不可替代的角色。
亿航的自动驾驶飞机依靠人工智能算法实现全自动飞行。何天星告诉《中国新闻周刊》,公司将IT领域的“全备份”理念融入到自主飞行器的设计中,包括螺旋桨、各种传感器、动力系统、电池等关键部件均采用全备份设计,如EH216-S共有16个螺旋桨。当单个螺旋桨出现故障停止时,其他螺旋桨会自动补充动力,以保证飞行器的平稳飞行。当突发事件发生时,亿航地面指挥调度中心也会及时介入,人工参与管理。
何天行表示,调度系统会提前为乘客规划多条路线。当一条航线发生紧急情况时,系统会自动选择另一条最优航线继续执行指令,并通过4G/5G网络实现飞行数据的远程管理和实时传输。
张阳军强调,飞机在空中飞行遇到故障等紧急情况时,不能像地面上的汽车一样停在路边。需要启动安全模式来修复系统内部数据,以确保安全着陆和停车。这也是无人机面临的主要挑战之一。张扬军认为,正如自动驾驶出租车最初设置安全员,逐步向全无人驾驶过渡一样,无人驾驶飞行器也可能会走类似的发展道路。
何天星表示,亿航的无人机可以利用算法和传感器,帮助飞行器快速识别低空空间的障碍物并自动避让。张扬军认为,除了无人机本身,更重要的是建立空中管理规则和监管体系。数字化空域规划建设是无人机安全、高密度飞行的重要基础。此外,起降点的设置也是需要考虑的问题。
没有好的运营模式,很难实现产业化
相对于无人“飞”的短期现实,不少专家更看好货运市场。无人机货运已经开始在物流领域得到应用。美团、阿里、京东、顺丰等企业均有布局。
前述业内人士推测,无人机短期内难以成为大规模通勤的工具。相比之下,无人机对安全和飞行质量的要求比载人低,更注重经济性和时效性。在他看来,早期自动驾驶的“飞”将处于飞行数据和运行经验的积累阶段,“可以尝试和测试,通过探索可以进步和提高。”
根据摩根士丹利的预测,到2030年,全球飞行汽车行业的市场规模将达到3000亿美元,到2040年将增长到1.5万亿美元。无人“空中出租车”的价格目前尚无定论。在商业应用之前,亿航在特定应用场景下的试飞是免费的。
何天星表示,与地面出租车相比,乘坐无人驾驶飞机至少可以节省两倍的时间,公司未来将根据成本进行模型计算。
至于无人驾驶“飞行汽车”的未来,能否有“共享飞行”模式让乘客出行更便宜?何天星表示,他相信未来会有无人驾驶的4座到6座的“空中小巴”或者更大的“空中客车”出现,但这需要大众理念的接受和硬件配套设施的结合。张阳军分析,从技术上看,新能源电力推进动力系统的功重比低,即电力推进系统过重,导致载荷小,航程短。这是未来需要解决的问题。
如果按照民航局的时间表,到2030年和2035年,实现城市间无人载人运输,这有点类似于国内外的支线航空业。根据美国地区航空公司协会提供的数据,2017 年,地区航空公司占美国所有定期客运航班的 41%。未来无人驾驶“飞行”是否有大规模商业化的可能?
前述业内人士认为,《飞天》的优势主要体现在时效性和收视率上,“这将成为对时效性要求更高的人的选择。”此外,低空风光也比地面上的“车龙”更具观赏性。他指出,航线是非常宝贵的资源,未来飞行汽车的数量不可能像地面汽车那么多。这也决定了价格会比较高。 “从效果上来说,如果能解决10%到20%的城市交通问题,已经是非常成功的事情了。”
在他看来,载人无人机的商业化还有很长的路要走。 “仅从市场需求来看,很多人的评价都是凭想象和推测,有人驾驶无人机的需求量比较小。”在他看来,产业化不仅取决于稳定的需求,还取决于相关产业的生态,包括电池、电机等技术的突破、厂商的投资意向、政策支持、运营规范的制定等。运营模式的选择是重中之重,如果找不到好的运营模式,就无法实现规模化运营。
张阳军指出,无人机电动化、智能化产业链与汽车产业融合度高,即未来自动驾驶“飞”的产业基础必须与汽车紧密结合。目前,在电机电池等关键零部件和系统的安全性方面,还需要做很多工作才能满足航空法规的要求。 “但新事物会有强大的生命力。”张阳军认为,产业发展需要依靠良好的生态。
国外一些航空业观察人士认为,国产无人机提出的运营理念和应用场景沿用了欧美国家的思路,但中国的城市规划、人口密度、轨道交通发展水平、地理特征和欧洲和美洲国家差异很大,最终的应用场景可能与设想的城市空中通勤不一致。
对此,在张扬军看来,全球航空领域的载人无人机已经进入了“无人区”。他承认,中外国情不尽相同。目前国外在某些技术上可能领先于中国飞行中的航空器能否投掷物品,但中国内需拉动强劲,汽车电动化、智能化技术基础良好,有利于加速形成更好的生态。
发表于2022.9.中国新闻周刊12日第1060期
杂志标题:比无人驾驶“飞行”还有多远?