真正成飞人！Uber98页白皮书描绘未来城市空中交通

很多大型都市都面临着这样一个问题：城市中心集聚效应，与城市面积、人口过大而产生的郊区化产生矛盾。这个矛盾很直接的影响就是通勤成本，而过度通勤这一问题，似乎已经不单单是地铁、公交等公共交通能解决的了。

垂直式交通，似乎是解决城市交通问题的一项选择，而飞行器的设计也由来已久。

我们每天在路上浪费掉的生命，有上百万个小时。去年，三藩市人均在工作和家庭之间的通勤就有230个小时，相当于损耗了每天百万小时的工作产出。在洛杉矶和悉尼，居民几乎全年都在通勤。许多国际大都市的这一问题更严重：孟买人均通勤耗时90分钟。这意味着，我们花更少的时间在家庭、工作上，却花着更多的钱在不断涨价的汽油上面。

可以说，我们急需改善城市流动性，让人们的丢失的时间回归生活。由垂直升降飞行器（VTOL，即aircraft for Vertical Take-off and Landing）构成的空中交通将会是一个可行的方案，充分利用三维的飞行空间来提高交通效率。

这种基于空中飞行器的公共交通体系将在成本方面，大大优于基于道路、铁路、桥梁和隧道的基础建设。我们可以将已有的建筑顶层、直升机停机坪、甚至高速边上的废置陆地改建为飞行器交通网络的枢纽，既减少预算，又可以提高灵活性。此外，VTOL不像汽车、公交、火车，无需遵照道路制定路线，也基本不存在可能的交通拥堵问题。

美国国家航空航天局的协理署长，航空研究特派团首长Jaiwon Shin，最近就NASA对VTOL体系的可行性在白宫发言。

“空中的士，结合电力推进、自动化、垂直式起降和许多其他通信、导航功能，在复杂的空中领域，我认为这是让人兴奋的新的可能性。汇集这些所有功能，这可能会是航空业的新时代的黎明。”

VTOL服务目前主要有两大技术挑战：分布式电力推进（DEP）和自动操作技术。目前，已经有几个制造商展示和证明了DEP的优势，包括实现更为高效的巡航、所需的悬停功率、汽车控制、简明的设计、有效负载以及制造成本。

垂直式起降的技术方案：

根据最近的科学技术发展，建设新一代的小型电动飞行器成为一件可行性高的事情。目前，有一打（超过12家）的公司，在尝试各种设计方案，来研发VTOL。

其中，Zee.Aero是飞行器设计公司中最大的一家组件技术公司，包括电机、控制器、电池、低噪的发动机等。目前，Zee概念飞行器已经设计了独立的垂直式起降功能，设计复杂度较低，但这会增加发动机的重量，降低推进效率。

Joby Aviation则采用了不同的概念：使用S2/S4理念，利用分离的转桨控制旋转和飞行方向。这样一来，悬停飞行所需的推力会更少，内板的转桨可以更有效的推进机身，提高电机效率进行巡航。但这种铰接式的马达和推进器设计更为复杂。

Airbus则呈现了Vahana概念飞行器，利用旋转的前后翼，而非转桨进行起降。这一点类似于NASA最近的GL-10 DEP飞行演示，这可以降低设计复杂性，避免悬停和过渡期转桨下降碰壁的问题。

其他的创意，包括eVolo的18转桨，eHang的八爪直升机，都在飞行速度（~时速60英里）、负载、续航都有进展。

事实上，最切实际的空中运输设计方案就是直升飞机，但这一方案的问题在于直升机噪声过大，效率过低，有污染，成本高昂不适合推广应用。因此，未来真正可行的依然在于研发小型的电力飞行器。

空中交通的计划看起来野心勃勃，这或许是在未来十年能够成真的计划。这需要整个VTOL生态系统中的关键参与者，包括监管机构、交通设计师、社区、城市、网络运营商，有效协作。

11个可预见门槛：

1、认证过程

在VTOL系统能够在任一个国家取得运行资格之前，它必须要做的是取得法律资格，比如美国联邦航空管理局（FAA）和欧洲航空安全局（EASA），他们分别掌管全球50%和30%的航空活动，保证飞行被控安全。VTOL新生事物，不论是认证标准还是认证过程都会比较缓慢。

2、电池技术：

基于电力的装备有很多理想特性，这使它成为空中交通理想的推进择，那么电池，显然就是电力的来源了。但目前的电池能提供的能量显然还不足以满足通勤需求。此外，如何快速充电、电池寿命和维护、电力成本也是主要难题。

日前，美国国家航空航天局（NASA）和美国联邦航空局（FAA）牵头发起了一系列对按需流动性(ODM) 讲习班，汇集了整个垂直起降生态系统，包括飞行器制造商、联邦机构、私人投资者、专业社团、大学和国际航空组织，就VTOL服务的ODM电池问题进行研讨。

3、运载效率

目前，最接近VTOL计划的原型是直升机，但它们的能源效率不高，在经济上也无法实现大规模使用。直升机是为了更为灵活的垂直飞行操作设计的。针对面向共享乘坐的VTOL，可以采用分布式电力推进技术（DEP）。DEP提供的机翼可调功能，可以帮助VTOL灵活升降的同时提高能源效率。但目前并没有商业DEP，因此，成本问题可能是一个重要考量。

4、运载性能和可靠性

节约时间是垂直起降的关键价值主张。在共享乘车用例中，我们测试并最小化了整体的请求和降落时间。这主要受飞行器运载性能的影响，包括巡航速度和起飞、降落时间，以及系统可靠性。这里面的关键问题在于设计飞行速度150-200英里每小时，起飞、降落时间1分钟的飞行器。此外，途中可能遭遇的天气问题也需要考量。

5、空中交通管制（ATC）

目前，城市领空事实上已经开放商用，而VTOL涉及的起降，与ATC系统完全相同。根据可见飞行规则（VFR），飞行员在必要的时候可以独立ATC飞行，遵从现有ATC中的仪表飞行规则（IFR）。为了处理VTOL可能带来的大量空中交通问题，我们需要新的ATC系统。其中一种方案是在高海拔位置设立于一个服务器进行系统管理，允许自主的分离可能有冲突的当地问题，即便气候恶劣，也能保持运行。

6、成本和负担能力

如前所述，目前作切实际的是直升机，但它们的过于昂贵，能源效率低，维护成本高，且噪音强。因此，需要建立低端制造链。目前民用直升机的年产为1000左右，规模不足。VTOL需要更为简单的机械结构设计、数字控制等。降低制造成本能够带来良性循环，进一步扩大市场规模。

7、安全

Uber认为，从单位乘客单位行程的事故率来看，升降式交通将比汽车驾驶更为安全。联邦航空管制（FAR）的事故统计表明，通勤飞行操作比按需航空操作高出两倍多，但通勤飞行的危险率或许可以通过成熟的VTOL体系降低四分之一。

8、飞行噪音

如果空中交通发展起来，飞行器必然要尊重社区，这样一来，飞行器噪音问题就很重要了，最好是跟环境背景噪音相近。Uber分析认为，飞行器噪音水平可以降低到，当它飞过屋子，只比婴儿哭声响一点。超静音设计的关键在于发动机噪音和推进器推力噪音。

9、排放量

作为未来城市交通，VTOL可能有着大规模的应用，它们对生态的可持续必须负责。从这一点来看，直升机倒是不错。Uber认为，降低排放量的重要手段在于更好的电动设计。

10、起降坪

VTOL面临的最大业务障碍在于城市中部署起降坪。城市并没有必要在地面建立起降坪占用空间资源。目前，有很小一部分城市拥有较多直升机场，这可能足够提供VTOL飞行器起降，但为了VTOL的推广，必须建立新的城市基础设施。

11、飞行员培训

成为一名飞行员需要长时间的训练，包括500小时VFR和1200小时IFR。而VTOL的推广将对飞行员的需求急剧上升，提出大量培训需求，供应短缺的合格飞行员将大大限制VTOL的实用性。这可能需要飞行器设计时注重更多的自动化功能。

总的来看VTOL的主要目标人群是那些行程远，耗时长的人们。路途越远，VTOL能省下的交通时间成本和金钱成本就会越多。此外，虽然在郊区建立空中交通停靠站需要花一些时间，但停靠站一旦建立，将能使附近很大公里范围内的人们受益，他们只需花一点时间开车过来，然后坐上飞行器就可以了。

长远来看，VTOL将成为一个可盈利的项目，因为这是确实的，大量的日常交通需要，而且比起买一辆车便宜不少。很多人对飞行器的固有印象就是昂贵，但这实际是由目前过低的产能造成的。当然，即便是小型电力飞行器，其成本依旧是汽车的20倍之多。

Uber表示，城市空中交通体系想要实现，涉及四个维度：飞行器，需要满足VTOL的具体要求，解决大量技术问题u；基建和业务，需要适合城市，以及城市上空规划；驾驶员，VTOL要求驾驶员熟悉起降，并具备一定的拼车网络经验；经济，需要考虑VTOL的运营成本，及其大规模推广的消费现象。

智东西认为，如果VTOL可以在城市交通扮演其角色，它将是非常低噪、快速、清洁、高效、安全的交通方式。在NASA联手FAA的技术和政策推动下，制造商也有能力提高产出（至少每年能有上千个特定机型），这使得VTOL有望降低成本。它的产业链将更类似于汽车，而不是飞机。VTOL城市交通方案一开始会非常昂贵，但基于合乘模式，也能运营，一旦步入正轨，正反馈循环将接踵而至。技术方面，也将逐渐实现更高的负载、更低的制造成本。这将与现有的地面Uber成长模式非常相似。

不过，在美国的大型城市，市区的各个单位之间的通勤，主要依靠步行，而郊区之间的主要交通则依赖于汽车，公共交通相对而言并不发达，无法覆盖整个郊区。因此，Uber的着向空中飞行计划显得适应需求。北京的情况可能与东京比较类似，城市范围主要依赖公共交通，城市发展比较平均。换言之，开车去六环可能并不难，主要的交通问题依然在于市区拥堵。

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