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一、存在問題
1、規(guī)則問題
飛行汽車作為電動垂直起降飛行器使用形態(tài)時,從空中飛行的角度,應(yīng)進行適航審定認證,包括航空飛行器設(shè)計的型號合格證和航空飛行器制造的生產(chǎn)許可證,還有單機適航證等;從交通運行管理角度,涉及空域管理和空中行駛規(guī)則,包括航線的制定、事故責(zé)任劃分以及空中執(zhí)法手段等一系列問題。作為地面汽車使用形態(tài)時,從道路行駛的角度,應(yīng)有機動車出廠合格證,滿足汽車道路行駛的安全性技術(shù)標(biāo)準?,F(xiàn)有航空飛行器或汽車的相關(guān)管理規(guī)則沒有考慮飛行汽車的新技術(shù)應(yīng)用,難以直接套用于飛行汽車這一新型交通運載工具,需要研究和制定相應(yīng)的法規(guī)標(biāo)準和監(jiān)管體系。同時,缺少相關(guān)聯(lián)的駕駛?cè)苏J證規(guī)則,在駕駛培訓(xùn)體系上較大空白。監(jiān)管部門缺少對于飛行汽車的駕駛?cè)吮O(jiān)管規(guī)則,現(xiàn)有駕駛?cè)斯芾眢w系沒有囊括飛行汽車的駕駛?cè)速Y質(zhì)管理。在數(shù)據(jù)安全規(guī)則上,飛行汽車在飛行過程中收集用戶隱私數(shù)據(jù)缺少法規(guī)監(jiān)管,對用戶隱私權(quán)造成侵害。
2、市場問題
飛行汽車發(fā)展面臨作為新生事物和顛覆性技術(shù)推廣應(yīng)用的市場問題。飛行汽車應(yīng)用推廣涉及低空智能交通以及立體智慧交通的基礎(chǔ)設(shè)施、運營模式、經(jīng)濟成本、用戶體驗以及公眾的接受程度。飛行汽車作為新生事物和顛覆性新技術(shù)的應(yīng)用,將和歷史上汽車剛出現(xiàn)時面臨的處境類似。19世紀汽車剛剛問世時被視為洪水猛獸,美國人把汽車稱為“魔鬼的車”,歐
洲報紙刊登汽車爆炸的漫畫恫嚇人們不要乘坐汽車,英國甚至在1858年專門制定實施“紅旗法”來限制汽車的使用,成為世界上最早的道路交通法規(guī)。新生事物終究是有強大生命力的,汽車終究代替了馬車成為人類的主要交通工具。飛行汽車發(fā)展需要建立相應(yīng)的生態(tài),目前還面臨規(guī)則和技術(shù)等諸多瓶頸的情況下,飛行汽車的應(yīng)用宜先載物后載人。低空物流是飛行汽車當(dāng)前示范應(yīng)用的最佳場景,既可以實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,對安全性等的要求又相對較低。低空物流應(yīng)用過程中積累的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗將為飛行汽車提高安全性提供重要的基礎(chǔ)。載人示范應(yīng)用,先從應(yīng)急救援、娛樂體驗等專業(yè)特種領(lǐng)域開始,然后走向大眾運輸領(lǐng)域,理論上是一個比較合適的載人示范應(yīng)用途徑。
3、技術(shù)問題
飛行汽車發(fā)展面臨載荷航程、智能駕駛和適航安全等技術(shù)問題。無論是僅具飛行功能的電動垂直起降飛行器飛行汽車還是具備陸空兩棲功能的電動垂直起降飛行器飛行汽車,本質(zhì)上均為電動垂直起降飛行器。目前典型的垂直起降飛行器為直升機,采用單旋翼且旋翼直徑大,導(dǎo)致空間需求大、噪聲高,無法滿足在城市上空高密度使用要求,且大規(guī)模使用成本高昂。飛行汽車采用電動化分布式推進,可有效簡化傳動結(jié)構(gòu),降低成本;多旋翼或多涵道風(fēng)扇分布式推進則可大幅減小推進系統(tǒng)尺寸,降低噪聲,提高推進效能并保證安全冗余度。相對于傳統(tǒng)直升機,飛行汽車具有結(jié)構(gòu)簡單、安全冗余度高、噪聲低、成本低和推進效率高等優(yōu)點,但也需要解決電動化面臨的載荷小、航程短、電安全、熱安全、氫安全等瓶頸問題。作為面向低空智能交通和三維立體智慧交通的大眾化交通運載工具,飛行汽車還需要解決高密度飛行智能無人駕駛等關(guān)鍵技術(shù)問題。
二、關(guān)鍵瓶頸
1 、載荷航程
飛行汽車作為電動垂直起降飛行器,載荷應(yīng)大于100kg、航程應(yīng)大于100km。載荷小、航程短,成為飛行汽車走向?qū)嵱没紫缺仨毻黄频年P(guān)鍵瓶頸。飛行汽車按載荷可分為輕型、中型和重型三大類,輕型飛行汽車的有效載荷為100~200kg,可乘坐1~2人,中型飛行汽車的有效載荷為300~500kg,可乘坐4~5人,重型飛行汽車的有效載荷則可達1000kg以上。飛行汽車若用于城市內(nèi)或城鄉(xiāng)間載物或出行,航程需要100km左右;若是希望應(yīng)用于城際間載物或出行等應(yīng)用場景,航程需要大于500km。在同樣的動力功率和有效載荷下,垂直起降飛行器航程選小于固定翼飛行器。飛行汽車為電動垂直起降飛行器,采用的新能源動力系統(tǒng)功率密度低,對于動力電池來說是比能量低,載荷小航程短問題更加突出。當(dāng)前主流電動汽車的續(xù)航能力已經(jīng)達到500km以上,但其動力電池用于載1~2人的電動垂直起降飛行器,續(xù)航時間可能只有20分鐘左右。載荷航程問題成為載物/載人電動垂直起降飛行器飛行汽車走向?qū)嵱没紫缺仨毻黄频年P(guān)鍵瓶頸。同時,在電池瓶頸完全突破前,應(yīng)積極探索基于現(xiàn)有硬件條件下的能跑能飛、多跑少飛等多模態(tài)運載技術(shù),擴充飛行汽車高航程應(yīng)用場景。
2、智能駕駛
先載物后載人飛行汽車,是低空智能無人駕駛航空的主導(dǎo)載體。復(fù)雜氣象、高密度飛行等的安全性問題,是飛行汽車智能駕駛面臨的主要瓶頸。低空飛行安全性是飛行汽車性能的核心,就像汽車智能駕駛技術(shù)有潛力減少汽車事故一樣,低空飛行智能駕駛技術(shù)將有效提高飛行汽車的安全性。優(yōu)步發(fā)布的《城市空中交通白皮書》認為飛行汽車將比傳統(tǒng)汽車更安全,通用飛機每乘客公里死亡人數(shù)即致死率是私人駕駛車輛的2倍,而飛行汽車通過分布式推進和輔助智能駕駛,可將該比率至少降至通用飛機的 1/4,即飛行汽車的安全性可提高至私人駕駛車輛的2倍。飛行汽車在起降時會接近地面、建筑物和人員,雖可能有空域限制并需注意其他飛行汽車或低空飛行器,但總體上飛行汽車低空飛行智能駕駛技術(shù)所面臨的障礙環(huán)境沒有地面行駛汽車復(fù)雜。與汽車智能無人駕駛技術(shù)相同,飛行汽車低空飛行智能駕駛功能主要包括感知、決策和控制3個部分。但氣象環(huán)境嚴重影響低空飛行的安全性,低空氣象環(huán)境的感知、決策與控制以及在遇到不確定情況或錯誤時,飛行汽車無法像地面行駛汽車一樣停在路邊,必須提供短期恢復(fù)模式確保安全降落停靠,這是飛行汽車低空智能駕駛技術(shù)面臨的最主要挑戰(zhàn)。
3、適航安全
適航安全是民用航空器安全性的核心保障,是民用航空器在預(yù)期的使用環(huán)境和使用限制內(nèi)運行時的安全性物理完整性,是出于政府對民眾利益保護需要規(guī)定的安全底線。飛行汽車作為新型電動、智能航空器,所涉及的電安全、熱安全、智能駕駛安全問題,對于航空適航安全來說是一個全新的領(lǐng)域。目前關(guān)于電機、電池等關(guān)鍵部件以及電動化系統(tǒng)的安全性設(shè)計和適航性研究非常欠缺。現(xiàn)有車規(guī)級電動化系統(tǒng)要達到航規(guī)級安全性要求,還需要做大量工作。低空飛行安全性是飛行汽車的核心性能,飛行汽車的智能駕駛適航安全,對于航空來說是一個全新的領(lǐng)域。