eVTOL，航空业破局者

eVTOL 的前景还不明朗，但不明朗本身就是种前景。

口述 | 科普作家&飞行爱好者 瘦驼
极客公园创始人&总裁 张鹏

极客公园记者 陈晨

编辑 | 汤一涛

上周今夜科技谈，极客公园邀请到了著名科普作家瘦驼，一起聊了聊关于 eVTOL 的二三事。以下为直播内容摘要：

1、我们为什么需要 eVTOL？

2、eVTOL 还有哪些技术限制？

3、eVTOL 到底什么时候能成熟，具体场景是什么？

4、大疆为什么没有做 eVTOL？

5、eVTOL 最终可能带来哪些改变？

首先，先谈定义。

eVTOL（electric vertical take-off and landing），翻译过来就是电动垂直起落飞行器，一种当下正在进程中的空中交通工具。很多人更习惯把它称为「飞行汽车」，虽然两者并不完全相同。

长久以来，人类对这种颇具未来感的交通工具就充满了想象。早在 1917 年，美国航空工业的先驱格伦 · 柯蒂斯（Glenn Curtiss）就尝试将汽车和飞机结合在一起，虽然这架名为 Curtiss Autoplane 的交通工具，从未真正升空。1940 年，福特汽车的创始人亨利·福特（Henry Ford）就预言过：「请记住我的话，飞机和汽车的结合即将到来，你可以嘲笑我，但是它一定会实现。」虽然这一下，80 多年就过去了。

《银翼杀手》（1982）中，飞行汽车成为了一个构建科幻感的重要元素

eVTOL 概念的真正出现，来自于 NASA 2009 年的一则 CG 动画视频。此后，波音、空客、贝尔等飞机制造商对 eVTOL 也多有尝试，但从没产出真正成熟的量产产品。得益于近年来三电技术（电池、电机、电控）的进步和城市空中交通对新型交通工具的需求，eVTOL 正在逐渐从幻想走向真正落地。

NASA 视频中的 eVTOL 采用了「倾转旋翼」构型。倾转旋翼机既能「垂直起降」和「空中悬停」，又具有巡航飞行的能力。目前，该视频在 Youtube 上已达 134 万次播放｜图片来源：NASA

据不完全统计，全球开发 eVTOL 的项目已达 260 多项，国内小鹏汇天、峰飞航空、沃兰特等一批初创公司都成功获得融资，其中小鹏汇天 A 轮 5 亿美元的融资创造了亚洲 eVTOL 企业单笔融资纪录，国际上 Joby、Lilium、Archer 等 eVTOL 企业也已成功上市。

资本的火热表明了，当下这个节点，eVTOL 已经具备了一些真正落地的现实条件。

需要指出的是，目前 eVTOL 的前景还不明朗，但明朗的东西都没有太大前景。不明朗，本身就是一种前景。

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我们为什么需要 eVTOL

eVTOL 并没有创造第三维交通，这个事情 100 多年前飞机的发明者莱特兄弟就做过了。eVTOL 和飞机看似接近，其实是两种完全不同的东西。

我们现在体量最大的航空形式，还是民用航空的点对点形式，从一个机场到另一个机场，通常是 1000 公里以上的远距离运输。低于这个距离，从成本上来说，就没有太大意义。这里的成本不光是金钱成本，还有时间成本。因为机场通常都建设在远郊，乘客还必须匀出至少两个小时的通勤时间。倘若万一堵在路上，时间成本就更高。但地面交通的拥堵，其实已经是一个越来越显著的问题。

地面交通，尤其是对于大城市来说，利用率基本已经到了一个极限。当下城市的路网规划和其它商业用地、住宅用地之争的已经是一个很严重的问题，特别是在美国这样高度依赖私人交通的地方。像底特律、芝加哥、纽约这样的大城市，堵车就尤其严重。虽然他们的路网建设已经很成熟，但堵车问题仍然消耗了大量的社会资源。这也是为什么，Uber 这样的共享经济，会首先诞生在旧金山这样的地方。

既然地面道路没有空间，那把城市中的交通延展到空中，是不是有更多想象空间？eVTOL 所定义的场景，有三个关键词——人口密集的城市地区、100-1000 米的低空领域、点对点，就是想要解决上述的问题。

从这角度来说，直升飞机其实和 eVTOL 更接近，但直升机有它的问题。

首先，直升机需要停机坪。虽然直升机可以垂直起降，也不需要建个机场，但直升机体积还是很大，需要专门的停机坪，要么是在高楼顶部、要么就是在一个空旷处，就很大程度上限制了直升机点对点运输的范围。

第二点，直升机很贵。即便是以便宜著称的罗宾逊直升机公司，但其官网售价最便宜的 R22 机型，也需要 33.2 万美元（约合 210 万人民币）。要想真正构建三维交通，价格是必须跨越的门槛。

第三点，噪音问题。现代直升机的噪音通常在 90 分贝左右，已经可以对听力造成显著损伤。除了对乘坐体验有影响，它还是一个环境噪声源——没有人愿意一个直升机场建在自家附近，除非你拥有一架直升机。

第四点，安全问题。这并不是说直升机本身不安全，而是直升机的使用环境很特殊。直升机飞行的低空环境，充满了树木、电线杆、高压线等各种障碍物。同时由于高度低，一旦发生意外，飞行员就很难有足够的时间自救。

第五点，造直升机很难。相比固定翼飞机，直升机可操控性要强得多，比如垂直起落、横飞倒飞……这些动作本质上都是由螺旋桨和尾桨相互作用产生的，两边的升力总是在发生剧烈的周期性变化，在空气动力学上非常复杂。这也是为什么，世界上造固定翼飞机的国家要远远多于造直升飞机的国家。

尾桨的设计是为了在相反的方向产生推力，使得直升机可以侧向移动｜图片来源：aircraftsystemstech

总结一下，eVTOL 和飞机并不相同。大型飞机解决的是 1000 公里以上的交通运输，而 eVTOL 的应用场景是人口密集的城市空间内、点对点的交通运输。和 eVTOL 应用场景类似的直升飞机因为各种限制并没有广泛普及，其中有些问题 eVTOL 具有天然的优势，比如造价、噪音，而有些问题，同样也是需要 eVTOL 去解决的。

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eVTOL 的限制

对 eVTOL 来说，最大的问题，还是能量密度的问题。当前主流电动车的续航能力已经达到 500 公里以上，但放到同样载 1～2 人的 eVTOL 上，可能只能支撑 20 分钟左右。因为飞行消耗的能量，跟在地面上跑的汽车相比，完全不是一个数量级，这是人类无法颠覆的物理学定律。

eVTOL 的第二个问题就是电机功率。虽然目前小功率电机已经在航空业上有一些应用，但大功率电机还是有门槛。很多航空公司，包括空客，都曾夸下海口：要在 2050 年把电动飞机放大到 100 座。这种大客机上的电机，功率就得以兆为单位，同时还要兼顾体积，这始终是个两难的问题。

eVTOL 的第三个问题是控制问题，这是一个长久以来的路线之争——是完全自动驾驶还是由人来操控？很显然，以目前的自动驾驶技术，要实现 L5 级别的完全自动驾驶，还需要相当长的时间。这种情况下，eVTOL 就需要有一个驾驶员的角色。这在航空上叫做死重，是无法减少的重量，进一步减少了 eVTOL 本就不多的有效载重。

除了上述的技术因素，限制 eVTOL 的另一个现实因素就是法规。按照逻辑，eVTOL 应该归航空部门管辖，但 eVTOL 不归属于地面塔台-航线这套体系，传统的航空没有办法监管。而一旦 eVTOL 发生意外，干扰的其实又是地面交通，又涉及到不同的交通部门的协同。

这些法规问题，很难光靠 eVTOL 公司本身推动。所以在初期，eVTOL 只能适用于一些非常特殊的、人流稀疏的场景，但这又是和 eVTOL 的初衷相悖的。

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那 eVTOL 什么时候能够

成熟，具体场景是什么？

可以明确的是，eVTOL 的前景还很不明朗，这个具体场景是什么，大众不知道，投资人、初创公司可能也不知道。

但航空领域本身已经是一个非常成熟的行业，波音 747 自 1970 年就开始服役，52 年过去了，我们的飞机乘坐体验并没有什么本质上的差别。eVTOL 之所以重要，是因为这样一个新的技术路线，正在演化一批新的创新能量。它正在原有的体系之外，形成一个新的空间。在这个快速流动的新空间内，它就可能打破原有格局、产生改变。

一个很重要的视角是，当我们观察一项新技术的时候，时间是一个非常关键的维度——这项新技术是在未来 3-5 年内成熟，还是 15-20 年的时间？面对这两种时间跨度，创业者的技术路径是完全不同的。

比如说，我们需要 15-20 年，才能在城市上空形成完整的点对点三维交通体系。那在今天直接瞄准这个目标去做产品就是有问题的，因为没有哪家初创公司可以扛过 20 年的研发周期。

那合理的路径是什么？可能就是以每 5 年为一个阶段。在头一个 5 年里，创业者需要用 eVTOL 去解决什么具体问题，下一个 5 年，又是什么具体问题。最终，创业者需要保证，整个的技术积累，在 20 年后，达那个所谓的临界点。

就 eVTOL 来说，它的构型设计、动力系统、飞控等等，都可能在 20 年内发生变化，所以过早地追求一个「今天状态下的完美可用」，就可能在下一个真正爆发的时代里淘汰。

关于 eVTOL 的应用，我们可以举两个可能的例子。它们未必是 eVTOL 的未来，但具有相当的参考价值。

一个是将 eVTOL 作为培训教练机。因为一堂飞行课时间也就一个小时左右，它不需要续航特别长。人员也就是一个教官、一个学员，对负载也没有特别高要求。类似的场景还有观光以及表演飞行器，上文提到的罗宾逊直升机公司，销量中很大一部分都来自于旅游行业。相对于直升机，eVTOL 优势在于，可以做到噪音更小、更便宜。

另外一个可能的场景是高价值轻型货物的运输。全世界有很多做无人机货运的公司，但盈利的不多，其中有一家就在莱索托。莱索托是一个位于非洲南部的小国，也是世界上艾滋病感染最严重的国家。这家公司的主要业务，就是艾滋病血样的运输。莱索托超过 70% 的人口都在农村地区，地面交通非常糟糕。对莱索托的居民来说，去到最近的检测机构，往往要步行数个小时，或者乘坐昂贵的出租车。但莱索托国家面积又仅有 3 万平方公里，大致和两个北京相当。这些特殊的条件，都天然完美地贴合了无人机的应用场景，或许也会是 eVTOL 的破局方向。

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大疆为什么没有做 eVTOL？

无论是在构型、机控或者能源系统上，无人机和 eVTOL 的形态都是最接近的，那大疆为什么没有做 eVTOL？

因为大疆已经是一个行内巨无霸。类比时下火热的电动车行业，它最初的破局者，并不是来自大众、宝马或者丰田这些传统燃油机大厂中的任何一家，而是特斯拉。因为在一个成熟的行业，创新的风险非常大。

从技术角度来说，飞行器存在尺寸效应。随着物体尺寸的增大，体重与体积成正比，以三次幂的速度增加，但飞行器螺旋桨的面积是以二次幂的速度增加的，也就是说，螺旋桨的面积难以匹配飞行机重量的增加。大疆无人机的技术，并非完全无缝地迁移到 eVTOL 上的。虽然很多技术底层的共用性是非常强的，按照大疆的能力，肯定也可以做，但大疆必须要衡量其中的技术难点和风险——eVTOL 是不是可以给到足够的回报？因为公司需要对投资人负责、对股东负责。

以大疆目前的情况来说，现有的地位是稳固的，同时它在技术外延的方向上，也会有更多的选择，所以现阶段 eVTOL 并没有成为大疆的第一选择，不是一个明确提出的战略方向，但大疆也一定会在 eVTOL 领域有所投入。至于大疆会在多大程度上影响这个行业，还有待后续的观察。

而对创新者来说，在无人机这么一个成熟的领域打败大疆是非常困难的。创新者的机会在于，虽然大公司在技术上往往是领先的，但在决策上往往又是偏向保守的。在一个行业早期，创新者的技术未必先进，但他们通常会激进地在局部的地方寻求突破。本质上，大公司考虑的会是下一个时代的问题，而更多的创业公司，考虑的是下一碗饭的问题。通俗一点说，就是光脚的不怕穿鞋的。但最终，很多打破原有格局、影响世界的力量，恰恰会生长于这样的光脚时刻。

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如果 eVTOL 真正成熟，

会给我们带来什么改变？

最后让我们大胆想象一下。

eVTOL 的真正成熟，意味着我们已经在城市中建立了一套点对点的三维交通网络。它最大意义在于，去掉了枢纽，相应的整个城市会成为一个去中心化的形态。那可能城市中心的房价就没有那么贵了，甚至可能人一辈子都不需要下楼了。

这种畅想最激动人心的地方在于，我们在无数科幻作品中所畅想的未来城市，真切地成为了现实。但反过来说，这种城市形态可能也意味着，接触点的消失。

构成一个城市文化的基本，或者我们对一个城市情感的寄托，恰恰就是这些接触点。它可能是公交车上不经意的偶遇，是街道旁面熟的小贩，是城乡结合部的混乱。当我们的城市都变成无限高的高楼，当所有人都使用点对点的交通工具的时候，市井可能就消失了，不经意的偶遇就消失了。从 A 点到 B 点，整个系统都在为一个目标努力——高效确定地解决问题。

或许那个时候，我们偶尔也会怀念一个旧时代城市的魅力，正如我们今天也会偶尔怀念绿皮火车一样。

*头图来源：视觉中国

极客一问

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