【消費電子實驗室-2022/1/26】近日，JDC科技公司在硅谷召開以“科技與未來”為主題的線上發(fā)布會，宣布其研發(fā)的電動垂直起降飛行器（eVTOL）實現(xiàn)乘客5人、飛行距離500公里的新突破，應(yīng)用后將成為新型空中交通工具，或能改變未來民用航空的發(fā)展方向。

據(jù)介紹，符長青博士帶領(lǐng)的中國科研團隊在成功開發(fā)研制出多款消防無人機型號的實踐過程中，發(fā)現(xiàn)了制約現(xiàn)有無人機進一步提高其性能的兩個難題，從而針對性地開展了一系列攻克難關(guān)的行動。首先是無人機無線通信傳輸采用點對點的單線連接方式，通信傳輸距離短；其次是純電動無人機載重小，航程小，航時短。

為了解決第一個難題，2017年3月符長青博士帶領(lǐng)的中國科研技術(shù)攻關(guān)小組，研究無人機采用5G網(wǎng)絡(luò)取代點對點的無線通信傳輸方式，獲得成功，其研究成果于2020年3月出版發(fā)行專著《5G網(wǎng)聯(lián)無人機》。但是5G網(wǎng)絡(luò)通信只能直線傳輸，需要建設(shè)大量的基站，建設(shè)成本和運營成本非常昂貴，只能建設(shè)在人口密集的大城市，無法解決邊遠山區(qū)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。2020年與美國公司合作接入星鏈互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)覆蓋全球的高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，從根本上解決了無人機通信傳輸距離短的難題。

針對第二個難題，符長青博士帶領(lǐng)的中國研發(fā)團隊從2013年開始研究電動機和航空燃油發(fā)動機兩者相結(jié)合的混合動力系統(tǒng)。研究成果于2017年8月出版專著《旋翼飛行器動力裝置》，2018年8月出版專著《無人機動力技術(shù)》等，為JDC電動垂直起降飛行器奠定了堅實的基礎(chǔ)。這一具有突破性的研究成果由符長青博士帶領(lǐng)的中國研發(fā)團隊和硅谷研發(fā)團隊攜手打造。相關(guān)技術(shù)論文《無人機油電混合動力系統(tǒng)》，發(fā)表在航空航天專業(yè)領(lǐng)域國家級學術(shù)刊物《無人機》期刊上。

據(jù)美國研發(fā)團隊負責人Dr David 介紹，JDC電動垂直起落飛行器（eVTOL）在設(shè)計上有四大優(yōu)點：

第一，采用多旋翼復合無人機構(gòu)型，配有滑橇式起落架。多旋翼復合無人機與傳統(tǒng)直升機等飛行器相比有著更低的運營成本、更低的噪音、更加節(jié)能環(huán)保，且安全冗余度更高。

第二，動力裝置采用油電混合動力系統(tǒng)。由電動機和燃油發(fā)動機兩種動力裝置混合組裝在一起而構(gòu)成一個新的動力系統(tǒng)，以改進無人機的氣動結(jié)構(gòu)、大幅提高等效涵道比，提升氣動效率、降低油耗、減少噪聲和排放，以及增大無人機的載重、航時和航程。

第三，JDC 電動垂直起降飛行器（eVTOL）為星鏈網(wǎng)絡(luò)無人機，飛行不受傳輸鏈路距離限制，真正做到飛行范圍：全球無死角覆蓋，地球上任何地方任意時間，至少會有三顆星鏈衛(wèi)星與之網(wǎng)絡(luò)鏈接。最高速率1Gbit/s、延遲時間小于10ms（與5G相當）。

第四，JDC此次發(fā)布的機型機身兩邊各有4個涵道風扇，總共8軸16旋翼。1個推進螺旋槳安裝在機身后部。機身長度8米，機身高度1.8米，機身寬度1.8米，雙垂尾高1 米，擁有8軸16個升力螺旋槳和1個推進螺旋槳，最大航程為500公里，巡航速度200公里/小時；實用升限3000米，載重600公斤（可搭載5名乘客）。

JDC為電動垂直起降飛行器現(xiàn)階段瓶頸提供了強有力的技術(shù)支撐。據(jù)JDC首席執(zhí)行官Steven介紹，駕駛艙的設(shè)計為5座三排布局，尾翼設(shè)計為機身兩側(cè)延伸至尾部的雙杠Π形尾翼，在空氣動力布局上起到了非常高的穩(wěn)定性。為保障起降時的安全性，JDC設(shè)計為內(nèi)藏式旋翼（涵道風扇），此氣動設(shè)計使得eVTOL結(jié)構(gòu)更加簡潔可靠，飛行更安全，具有更高的飛行效率，更大的飛行速度和航程。JDC電動垂直起降飛行器的氣動、結(jié)構(gòu)、推進一體化設(shè)計技術(shù)對其電機、螺旋槳、機翼、短艙綜合權(quán)衡分析和迭代優(yōu)化設(shè)計，以及全機整體的幾何參數(shù)、氣動參數(shù)、重量參數(shù)、動力系統(tǒng)參數(shù)等，開展關(guān)鍵參數(shù)的敏感性分析與協(xié)調(diào)，進行方案評估，支撐布局方案選型。通過一體化設(shè)計制造，提高旋翼升力、降低結(jié)構(gòu)重量與阻力，從而提高效率，大幅改善eVTOL的飛行性能。分布式電推進布局在機體上分布安裝多個涵道風扇，可提高氣動效率、降低阻力。

安全系數(shù)上JDC采用油電混合動力結(jié)構(gòu)，配置了獨立的動力機組及獨立電池模塊，是兩個動力子系統(tǒng)，可以互為備份，相互互補，雙系統(tǒng)能夠持續(xù)有效地運轉(zhuǎn)工作，保證eVTOL安全起降。通過機組發(fā)電來供應(yīng)電池性能儲備，可以保障蓄電池的能量儲存和增加能量時效，充分保障飛行器的安全性，使風險降低為零。

目前，電動垂直起降飛行器（eVTOL）屬于新興產(chǎn)業(yè)，美國、歐洲等國家正在積極領(lǐng)先推進。美國作為全球最大研發(fā)及應(yīng)用市場，計劃2024年洛杉磯將率先實現(xiàn)電動垂直起降飛行器（eVTOL）的商業(yè)應(yīng)用，eVTOL將首次代替出租汽車。歐洲市場緊隨其后。未來的JDC電動垂直起降飛行器的發(fā)展也將超乎人們的想象，是未來幾年必然發(fā)生的大趨勢。綠色科技出行的未來方式，必將改變?nèi)藗兊纳�活，改變城市交通、緩解人們出行焦慮的現(xiàn)狀。它的出現(xiàn)和應(yīng)用，將開啟人類社會航空領(lǐng)域新一輪創(chuàng)新與變革熱潮，引領(lǐng)航空技術(shù)創(chuàng)新、推動綠色航空發(fā)展，將對世界航空業(yè)產(chǎn)生革命性的影響。