电动航空领域曾涌现过很多概念。但15年来，只有eVTOL保留了下来。

 

In August 2014, NASA unveiled its GL-10 "Greased Lightning" vectored-thrust eVTOL demonstrator with a 10-ft wingspan. NASA Langley/David C. Bowman

 

2014年，垂直飞行协会（VFS）举办了全球第一个电动垂直起降飞行器（eVTOL）会议。当时，eVTOL或其他名称，还没有被广泛接受。因此，这场会议以“通过新颖的推进和能源架构在新飞行领域实现变革性的垂直飞行联合研讨会”为名，吸引了100名与会者。这是电动垂直飞行社区的第一次聚会，也代表着这一新兴细分行业启动。

 

会议主题主要来自NASA、FAA、能源部阿贡国家实验室和DARPA，与会者来自电池、电机、涡轮发电机和自动化领域的技术专家。西科斯基和莱昂纳多分别展示了其eVTOL验证机Firefly和Project Zero。Pipistrel则论述了其电动常规起降飞行器（eCTOL）验证机Taurus。

 

在当时，只有三家公司在积极开发民用eVTOL，且专注于不同构型——矢量推力、升力加巡航和无翼多旋翼。即使在今天，它们仍然是三种主要构型。

 

在会议上，Joby的CEO Joeben Bevirt和刚刚去世的Alex Stoll，讨论了其S2 eVTOL概念和设计方法。来自Zee Aero（现为Wisk）的Eric Allison和Tom Gunnarson，讨论了储能技术认证方法。当时，仅有的另一家民用eVTOL开发商是德国的E-Volo（现为Volocopter），设计构型为无翼多旋翼。

 

Joby成立于2009年，专注于优化矢量推力倾转构型。Zee（Wisk）成立于2010年，迭代并试飞过五代升力加巡航构型（2022年，Wisk推出第6代，包含6个倾转旋翼和6个升力旋翼）。

 

eVTOL词源

 

The NASA Puffin personal air vehicle tailsitter eVTOL concept video went viral in 2009. NASA Langley/Mark Moore

 

“ VTOL ”作为缩写众所周知（自20世纪90年代以来，www.vtol.org一直是VFS的网站）。Bevirt于2009年左右创造的“电动VTOL ”，通过Joby与NASA的合同获得不少关注。值得注意的是，Mark Moore将之用于他在NASA的个人空中交通工具（PAV）研究中。2009年，他的视频“海鹦低噪音电动垂直起降个人空中交通工具”迅速传播，激发了Zee Aero的成立，吸引了众多电动垂直起降爱好者。

 

Uber 飞行白皮书《快速推进到未来按需城市空中交通》（Fast-Forward to a Future of On-Demand Urban Air Transportation）于2016年10月发布（我也是撰稿人）。这是最早向大众推广“电动的垂直起降飞行器”一词的出版物之一。“ eVTOL ”（最初拼写为“ e-VTOL ”）在这一时期流行起来。

 

随着时间推移，电动航空领域又有了许多其他缩写。

 

2014年左右，NASA将eVTOL、eCTOL和电动短距起降（eSTOL），合称为“按需交通（ODM）”。Uber 飞行白皮书则在标题和文件中使用“按需城市空中交通”，但在六个月后的第一届“上升峰会”上，被缩短为“城市空中交通（UAM）”。

 

驾驶新型飞机在城市上空飞行被视为是最困难的，但也最有利可图。城市交通拥堵严重、人口密度极高，人们希望快速穿越不断扩张的大都市。例如，从圣何塞（San Jose）市中心到旧金山码头（San Francisco Marina）可能需要两个小时的轿车、火车或公交。但可能仅需20分钟的“空中出租车”，就能穿越旧金山湾。可于市内运输，高吞吐量、快速周转和极其安静是它的关键。

 

远程飞行的愿景则催生了“区域空中交通”（RAM）一词——“ RAM ”最初用于乡村空中交通——可穿梭于城市间、郊区间或郊区与城市中心，以及更远的乡村社区。

 

2019年，NASA创造了先进空中交通（AAM）一词。与之前的TVF、UAM/RAM和欧盟的创新空中交通（IAM）一样，词汇并不重要。但如何使用却有许多不同意见。NASA将AAM定义为“安全的、可持续的、可负担的和易使用的空中交通，用于改变本地和区域间的飞行任务”。这一定义并不准确，因为它也可以指超音速和高超音速或其他类型的空中交通。

 

NASA和其他机构对AAM的定义，不仅包括大型无人驾驶电动飞机，还包括小型无人驾驶飞机系统（sUAS）：用于包裹递送等任务的重量小于25公斤的无人机。这造成了混乱，因为UAM和RAM并不包括小型无人机。而FAA和美国国会的定义更为狭窄。

 

总结而言：从任务维度看，“ AAM=UAM+RAM ”；而从技术维度看，“ AAM=eVTOL+eSTOL+eCTOL ”飞行器。

 

eVTOL的内涵

 

The Aurora Flight Sciences XV-24 vectored thrust eVTOL concept was designed for the DARPA VTOL X-Plane program. Aurora Flight Sciences (a Boeing Company)

 

2017年4月，在首届Uber“上升峰会”后不久，VFS在www.evtol.news上就创建了全球eVTOL目录，跟踪所有eVTOL项目。目录也包括无人机。比如，重达5.9吨的DARPA VTOL验证机 X-plane，就衍生出了极光飞行科学公司（Aurora Flight Sciences）的eVTOL XV-24。

 

当然，全球有数百种电动无人机。目录不会包含所有中小型电动无人机。按总重量计，下限设定在135公斤（包括人或货物的有效载荷）。这是载人eVTOL的最小重量。

 

但是，“ eVTOL ”何以得名？是因为纯电，混合电动/氢电混动，还是纯氢？

 

“电传”是eVTOL的最大特点，通过电缆连接能量与电机和推进器（螺旋桨、转子、风扇等）。而在此前的轴驱动系统，由于传动系统、齿轮箱、变速器和/或多个发动机的重量、复杂性和成本问题，而不可行。这种分布式电力推进（DEP），使得在重心周围放置多个推进器用于垂直起降与悬停的新构型成为可能。

 

但无论其电力是来自电池、发动机、氢燃料电池还是其组合，eVTOL本质上是一架电动飞机。纯电或氢电飞机是全电飞机，即便是混合电力，其碳排放也少于没有发电机的发动机。而喷气发动机（如客机）燃烧氢气产生的是推力，以及一氧化二氮，而非电力，所以不是电动飞机。

 

eVTOL的另一特点是，所用大部分技术与水平起降飞机并无不同。尽管五座直升机和五座飞机差异明显，但eVTOL和eCTOL乍看之下却可能非常相似：储能、电力传输、电动机、螺旋桨、轻量复材、自动驾驶和简化飞控等，都是两者的关键技术。

 

eVTOL只是在垂直起飞时需要比eCTOL或eSTOL更大的推力。并且需要在垂直飞行、空中悬停和姿态过渡时可控，而这才是最难的部分。