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打无人驾驶的“飞的”还有多远?

时间:2022年09月16日    热线:0311-85290821   来源:中国新闻周刊

  作者:解雪薇

  发于2022.9.12总第1060期《中国新闻周刊》杂志

  打开手机软件,输入地址,便可搭乘无人驾驶的“空中飞的”前往目的地,这在未来或将不再是梦。

  日前,中国民用航空局发布《民用无人驾驶航空发展路线图 V1.0》(下简称“《路线图》”),提出2025年、2030年及2035年将分别实现短、中、中长距离载人无人驾驶航空器探索应用的时间表。

  城市空中交通概念近年来屡见不鲜,多个国家已发布城市空中交通规划方案,飞行汽车成为新的风口。迄今为止,全球范围内已有200家企业加入“飞车混战”。中国则率先实现了无人驾驶航空器适航零标准的突破。当下,我们距离乘坐无人驾驶的“飞的”通勤还有多远?

  无人驾驶适航认证属空白

  安全性是挑战

  民航局8月22日发布的《路线图》指出,到2025年,以城市通勤运输为代表的短距离载人飞行将开展应用示范。到2030年和2035年,城郊、城市间的中距离载人运输,以及城市间载人运输则将分别开启探索应用。9月2日,民航局机场司副司长马志刚在城市空中交通国际发展论坛透露,机场司考虑成立专项课题组,开展飞行汽车垂直起降场技术标准针对性研究。

  近几年,飞行汽车受到热捧。飞行汽车,即电动垂直起降飞行器(eVTOL),长相上有点类似直升机,波音、空客等老牌飞机制造商及腾讯、Uber等科技公司纷纷入局这一领域。由于全球航空业监管机构对航空器安全适航审定的高门槛、试飞周期普遍较长,加上eVTOL产品在电动化、旋翼结构等方面与传统客机的差异,导致有人驾驶的飞行汽车适航认证全球仍在探索中,无人驾驶航空器的适航审定更属空白。

  今年2月,中国民航局发布了《亿航EH216-S型无人驾驶航空器系统专用条件》(下简称“《专用条件》”),明确了这一型号航空器系统的最大起飞重量、飞行高度、可搭载乘员数量、地面控制站全程对航空器的监视、机上乘员可使用移动通信网络与地面语音、视频通信等。《专用条件》发布前,全球范围内尚无先例。但民航局也指出,目前尚未对该类型航空器系统颁发适航规章。

  亿航智能是中国民航局批准的首家载人级自动驾驶飞行器适航审定试点单位。亿航智能副总裁贺天星对《中国新闻周刊》说,EH216-S型的适航审定工作正在进行中,目前在开展部分摸底测试。亿航EH216-S已在国内城市内、海岸线、景区、人口不稠密的特色小镇等11个应用场景试飞行,最大飞行速度为130千米/小时。这一型号的飞行器每次最多可坐两人。截至今年第二季度,EH216-S共完成5700多架次试飞行,包括在广州、深圳、三亚等城市的空中旅游观光。亿航计划,先在一部分城市试飞行,之后再将这一无人驾驶飞行器推广到全球更多城市。

  国内对自动驾驶航空器的适航认证“先行一步”。美国联邦航空局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)则对此保持谨慎态度。有航空业界人士指出,FAA和EASA从概念上不认可这一方式具备足够安全性。

  一位不愿具名的业内人士表示,无人驾驶航空器载人要求的自动化程度更高,是全新领域,要起码达到民航客机的安全水准或与之相似的安全性能数量级,才能保障实际飞控可靠。在他看来,载人无人驾驶航空器有很多隐忧,比如大部分机型研发时间尚短、运营经验更加不足,“甚至不少企业尚在验证缩比机型,其原型机还未首飞”。再者,无人驾驶航空器出现紧急情况时,用于调控航空器的系统智能化水平还不够高。

  自动驾驶航空器飞行在低空域。在国内,低空域的范围是距离地面100米~1000米,亿航EH216-S的最大飞行高度为200米。低空飞行意味着面对更加复杂的气象环境。清华大学车辆与运载学院教授、中国首位莱特兄弟奖章获得者张扬军对《中国新闻周刊》分析说,民航客机的自动驾驶一般是在巡航高度8000米至10000多米的高空,气象条件较好;而无人驾驶航空器所在的低空区域气象条件复杂,尤其是低空风切变等,严重影响飞行安全性。对气象环境的感知、决策及应对比较复杂,“这对载人无人驾驶航空器是巨大的挑战”。

  张扬军进一步指出,目前的智能无人驾驶还主要适用于良好气象条件下的非高密度飞行,如风和日丽天气进行旅游观光等。暂时无法做到大量无人驾驶航空器全天候高密度飞行。

  武汉大学动力与机械学院教授郑贵林对《中国新闻周刊》说,大多数民航客机在巡航时都处于自动驾驶状态。但从安全性上讲,设备是否进入自主导航由飞行驾驶员操纵。在他看来,民航客机之所以能保证相对安全,关键在于有经验和专业知识的驾驶员。民航客机上,驾驶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,可实现全程自动飞行。贺天星对《中国新闻周刊》说,公司将IT领域的“全备份”理念融合到自动驾驶飞行器的设计中,包括螺旋桨、各类传感器、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。当个别螺旋桨遭遇故障停转时,其他螺旋桨会自动补足动力,保证飞行器平稳飞行。突发状况发生时,亿航的地面指挥调度中心也会及时介入,人工参与管理。

  贺天星称,调度系统会提前为乘客规划多条路线。当一条航线出现突发情况时,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网络实现远程管理和飞行数据实时传输。

  张扬军强调,航空器空中飞行遇到故障等紧急情况时,无法像地面行驶汽车一样停在路边,必须启动修复系统内部数据的安全模式,以确保安全降落停靠。这也是无人驾驶航空器面临的最主要挑战之一。张扬军认为,就像自动驾驶出租车初期设置安全员,最后逐渐过渡到完全无人驾驶一样,载人无人驾驶航空器也可能遵循相似的发展途径。

  贺天星说,亿航的无人驾驶航空器可以通过算法及传感器,帮助航空器快速识别低空域里的障碍物,进行自动规避。张扬军认为,除了无人驾驶航空器本身,更重要的是空中管理规则和监管体系的建立。数字化空域规划和建设,是无人驾驶航空器安全高密度飞行的重要基础。此外,起降点的设置等也都是需要思考的问题。

  没有好的运营模式,难以实现产业化

  比起无人驾驶“飞的”短期内走入现实,不少专家更看好货运市场。无人机载货在物流领域已开始应用,美团、阿里、京东、顺丰等企业均有布局,“先载货再载客”更符合先简后难的发展逻辑。

  前述业内人士推测,短期内无人驾驶航空器难以成为大规模通勤的工具。相比之下,无人机载货比载人在安全性及飞行品质等方面要求更低,且更注重经济性和时效性。在他看来,前期自动驾驶的“飞的”将处于积累飞行数据和运营经验阶段,“可以边试边行,在摸索中前进和完善”。

  据摩根士丹利预测,全球飞行汽车行业将在2030年达到3000亿美元的市场规模,并在2040年增长到1.5万亿美元。无人驾驶“空中的士”目前价格无从参考。在商业化应用前,亿航在特定应用场景的试飞行均为免费。

  贺天星表示,相较地面的士,乘坐载人自动驾驶航空器至少可以节省一倍以上时间,公司未来会基于成本进行模型测算进而定价。

  至于未来无人驾驶的“飞行汽车”能否有“拼机”模式,令乘客出行成本更低?贺天星说,相信未来会有无人驾驶的4至6座的“空中小巴”,或更大型的“空中大巴”出现,但需要大众理念上的接受,和硬件配套设施的结合。张扬军分析说,从技术上来讲,新能源电动推进动力系统的功重比低,即电动推进系统太重,导致载荷小、航程短,这是今后要解决的问题。

  如果按照民航局的时间表,到2030年和2035年,将实现城市间的无人驾驶载人运输,这有点类似于国内外的支线航空业。美国区域航空公司协会提供的数据显示:2017年,支线航空公司占美国所有定期客运航班的41%。未来无人驾驶的“飞的”能否有大规模商业化的可能?

  前述业内人士认为,“飞的”优势主要体现在时效性及观赏性,“这会成为对时效要求较高人士的选择”。另外,低空风景较地面“车龙”也具备一定观赏性。他指出,航线是非常珍贵的资源,未来飞行汽车的数量不可能和地面汽车一样多。这也决定了价格会相对比较高,“从成效来说,如果能解决10%至20%的城市交通问题,已经是非常成功的一件事”。

  在他看来,载人无人驾驶航空器的商业化,仍有很长的路要走,“仅市场需求方面,很多人的评估是出于想象和推算,相较于汽车工业体量,载人无人机的需求相对更小众”。据他看来,能否产业化不仅要以稳定的需求为依归,亦取决于相关产业的生态,包括电池、电机等方面的技术突破、制造商的投资意向、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,就无办法实现规模化运营。

  张扬军指出,无人驾驶航空器的电动化、智能化产业链和汽车行业具有很高的融合度,即未来自动驾驶“飞的”的产业基础一定是跟汽车紧密融合。目前,就电机电池等关键部件及系统的安全性来讲,想要达到航规级的要求,还要做大量工作。“但新生事物都会有强大的生命力”。张扬军认为,产业发展需要依托一个很好的生态。

  有国外航空业观察人士认为,国内载人无人驾驶航空器提出的运营概念和应用场景沿袭了欧美国家的思路,但中国的城市规划、人口密度、轨道交通发展水平、地理特征与欧美国家差别巨大,最终应用场景可能跟设想的城市空中通勤并不一致。

  对此,在张扬军看来,全球航空领域的载人无人驾驶进入了一个“无人区”。他坦言,中国和国外的国情不太一样,目前某些技术国外或许领先于中国,但中国有着强大的内需驱动,和较好的汽车电动化、智能化技术基础,这会有助于加速形成更完善的生态。

  《中国新闻周刊》2022年第33期

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编辑:【郝烨】
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