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動力電池要“上天”?
7月19日,寧德時代、中國商飛等商業(yè)公司合作成立航空公司的消息引發(fā)業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。這家名為商飛時代(上海)航空有限公司的合資公司,經(jīng)營范圍含民用航空器零部件設(shè)計和生產(chǎn)民用航空器發(fā)動機(jī)、螺旋槳生產(chǎn)、電機(jī)制造、電池銷售等。這也被外界猜測為有可能合作進(jìn)軍當(dāng)前電動飛行汽車的主流產(chǎn)品——電動垂直起降飛行器(eVOTL)領(lǐng)域。
以動力電池為驅(qū)動的飛行器真的要“上天”了?事實(shí)上,電動飛行汽車市場早已炙手可熱。一份由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司(以下簡稱“中汽中心”)發(fā)布的研報顯示,全球參與電動飛行汽車研發(fā)的企業(yè)數(shù)量驟增,大量資本紛紛涌入。截至2021年末,已有逾200家企業(yè)在研發(fā)約400種相關(guān)產(chǎn)品。
創(chuàng)造出一種顛覆性的新交通模式和潛在的商業(yè)價值被認(rèn)為是許多企業(yè)布局電動飛行汽車的主要原因。摩根士丹利發(fā)布的行業(yè)報告顯示,展望2040年,全球范圍內(nèi)僅eVTOL機(jī)票的收入就可能達(dá)6740億美元。而在最近舉行的巴黎航展上,作為新興航空技術(shù)的代表,也是“凈零”“綠色”轉(zhuǎn)型代表的電動垂直起降飛行器eVTOL,則進(jìn)行了一次集體展示,許多投資者都暢想,以eVTOL為代表的電動飛行汽車即將完成飛行認(rèn)證并投入運(yùn)營。
我們距離科幻電影中的場景——在城市上空駕駛汽車還有多遠(yuǎn)?在全球航空巨頭、車企以及風(fēng)投資金紛紛布局的背景下,電動飛行汽車背后的“萬億藍(lán)海”賽道的商業(yè)化前景到底如何?多國都在搶跑,迎接“低空經(jīng)濟(jì)”還有哪些痛點(diǎn)需要解決?
巨頭扎堆的新興行業(yè)
“雖為新事物,但從涉及制造的角度,電動飛行汽車的根依舊扎在航空業(yè)的‘土壤’中。”《中國航空報》資深媒體人、國際航空產(chǎn)業(yè)專家鄭宇航告訴《環(huán)球時報》記者,以當(dāng)前主流產(chǎn)品eVOTL為例,這條新興賽道上的玩家有波音、空客、巴航等傳統(tǒng)商用飛機(jī)制造商,與此同時,更多新興創(chuàng)業(yè)企業(yè)也在不斷涌入這個行業(yè),或與傳統(tǒng)巨頭“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”,并獲得資本青睞。英國航空發(fā)動機(jī)巨頭羅羅公司就曾于2022年宣布,與英國本土一家初創(chuàng)的電動空中出租車公司Vertical Aerospace共同開發(fā)eVTOL飛機(jī)。《環(huán)球時報》記者在調(diào)查中發(fā)現(xiàn),這家企業(yè)私募股權(quán)投資者包括知名的航空公司、飛機(jī)租賃巨頭、以及航空航天制造領(lǐng)域的供應(yīng)商等。
中國在新能源領(lǐng)域的強(qiáng)勢發(fā)展為電動飛行汽車行業(yè)“騰飛”提供了另一條通路。今年4月在上海國際車展,中國電池企業(yè)發(fā)布“凝聚態(tài)電池”,宣稱正進(jìn)行民用電動載人飛機(jī)項目的合作開發(fā)。對此中國科學(xué)院電工研究所儲能研究組組長、研究員陳永翀在接受媒體采訪時表示,把凝聚態(tài)電池應(yīng)用于航空,是“找準(zhǔn)了方向”。
據(jù)《環(huán)球時報》記者了解,國內(nèi)當(dāng)前相關(guān)布局也在不斷加速。入局者既包括電池制造商、“新勢力”及傳統(tǒng)車企,也包括互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)等。目前已有車企曾公開表示,其下一代電動飛行汽車將真正實(shí)現(xiàn)飛行器與汽車的耦合,并于2024年量產(chǎn)。
“留給‘后起之秀’的窗口期已經(jīng)不長了。”鄭宇航介紹稱,在傳統(tǒng)民航領(lǐng)域占據(jù)壟斷性優(yōu)勢的老牌供應(yīng)商們,也在努力試圖“復(fù)制”其在行業(yè)中的優(yōu)勢地位。一些eVOTL企業(yè)也在通過與全球知名的航電、發(fā)動機(jī)廠商達(dá)成合作伙伴關(guān)系以提升在業(yè)界的地位。“這種趨勢可能會形成類似于手機(jī)行業(yè)的局面,即不論是什么手機(jī)品牌,CPU、攝像頭、屏幕等關(guān)鍵零部件的供應(yīng)商還是屈指可數(shù)的兩三家供應(yīng)商大廠。”
多方挑戰(zhàn)令企業(yè)“焦慮”
人類研發(fā)“飛行汽車”由來已久,但為何直到如今依舊沒有實(shí)現(xiàn)“飛行汽車”的成熟應(yīng)用?
根據(jù)中汽中心報告,電動飛行汽車行業(yè)主要面臨三大挑戰(zhàn):一是進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營前的研發(fā)階段固定投入巨大;二是行業(yè)仍存在巨大的公共安全風(fēng)險;三是電池功率密度不足帶來的成本劣勢。未來仍需要較長時間來突破各項挑戰(zhàn),以推動量產(chǎn)。
這些挑戰(zhàn)也突出體現(xiàn)在當(dāng)下eVTOL企業(yè)普遍的“焦慮”中,包括歐美在內(nèi)的全球范圍內(nèi),多國的航空監(jiān)管機(jī)構(gòu)都顯示出對于eVTOL應(yīng)用“樂見其成”“積極促成”的態(tài)度,但在“適航審定”等問題上,eVTOL的制造商們卻依然要繼續(xù)“翻山越嶺”。
專業(yè)人士認(rèn)為,“適航審定”的本質(zhì)是要保證這種特殊類型飛行器的安全可靠。“雖然eVTOL的載客量遠(yuǎn)少于民航客機(jī),但eVTOL的運(yùn)營環(huán)境是建筑樓宇和人員都密集的城區(qū),因此決定了eVTOL在設(shè)計角度的復(fù)雜性。”鄭宇航告訴《環(huán)球時報》記者。
此外,eVTOL既然被冠以“空中出租車”之名,那么其使用強(qiáng)度、頻次與可靠性也要對標(biāo)城市之中的地面出租車。鄭宇航介紹稱,相對于傳統(tǒng)民航客機(jī),主打短途運(yùn)輸?shù)?span lang="EN-US">eVTOL運(yùn)行頻次高得多,能否在經(jīng)年累月的飛行后,還保持較高的可靠性、較低的故障率?這些使用特點(diǎn)既關(guān)乎飛行安全,也關(guān)乎運(yùn)營成本。此外,行業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的還有eVTOL運(yùn)行時涉及的起降場地、配套設(shè)施建設(shè)等問題,要想在寸土寸金的城市核心區(qū)建設(shè)eVTOL的相關(guān)配套設(shè)施,背后也將面臨多方“博弈”。
而在上述這些圍繞eVTOL產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)生態(tài)的問題之外,與這款特殊類型飛行器相伴的還有市場信心、公眾和社會接受與認(rèn)可程度等問題。“以傳統(tǒng)的航空運(yùn)輸業(yè)為例,即便已發(fā)展百年,但當(dāng)今公眾對空難等飛行安全問題的憂慮仍未完全消弭,大大小小的飛行事故在媒體傳播中天然擁有較高的關(guān)注度。eVTOL發(fā)展也將面臨這些障礙。”鄭宇航稱。
在技術(shù)層面上,電動飛行汽車想要讓航空業(yè)徹底擺脫化石燃料、實(shí)現(xiàn)“零碳排放”,達(dá)成電池、電動機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)步,依然艱難頗多、道路曲折。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)相關(guān)科研團(tuán)隊曾對eVTOL模型進(jìn)行測算:按照4800磅的整機(jī)全重,需要配備1個2200磅的電池組,再減去5名乘客約1000磅的重量后,留給機(jī)身、座椅和航電設(shè)備的重量裕度只有1600磅,僅占機(jī)身全重的33%。這一比例比當(dāng)下諸多機(jī)型都要低。這就意味著,制造商必須在機(jī)身重量(意味工藝難度的進(jìn)一步提升)與航程之間做出取舍。
造成上述兩難困境的核心原因,都是因?yàn)橛龅搅穗姵丶夹g(shù)的“天花板”。受制于此,目前各家主打eVTOL的電動飛行技術(shù)的企業(yè)和團(tuán)隊都在產(chǎn)品設(shè)計上突出了小型、短程的特點(diǎn)。
答案或在兩年內(nèi)揭曉
伴隨電動飛行汽車一起進(jìn)入公眾視野的,還有“先進(jìn)的空中交通市場”概念。獲得適航認(rèn)證并投入運(yùn)營后,電動飛行汽車有望引領(lǐng)城市邁出空中交通領(lǐng)域的“一大步”。目前,歐洲的eVTOL廠商都在以為2024年巴黎夏季奧運(yùn)會提供交通服務(wù)為目標(biāo)進(jìn)行“沖刺”。美國的eVTOL企業(yè)則將目標(biāo)定在了5年后的洛杉磯夏季奧運(yùn)會,“一言以蔽之,同業(yè)們都在描繪著成百上千架eVTOL搭建起的空中交通網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。”一位電動飛行汽車從業(yè)人員向《環(huán)球時報》記者介紹稱。
在今年6月的巴黎航展上,德國eVTOL廠商Lilium航空公司也表示,將在中國開展業(yè)務(wù)拓展,宣布與深圳市寶安區(qū)人民政府簽訂合作備忘錄,在寶安區(qū)建立中國總部,為大灣區(qū)提供飛機(jī)銷售、售后服務(wù)以及技術(shù)支持,拓展在中國和亞太地區(qū)的業(yè)務(wù)。“中國是一個無與倫比的、全球最大的也是最重要的市場。”Lilium航空公司CEO表示,已經(jīng)與深圳市低空運(yùn)營服務(wù)企業(yè)東部通航簽訂合作伙伴協(xié)議,后者將在大灣區(qū)開始飛機(jī)機(jī)隊運(yùn)營。
中國國內(nèi)在政策層面也已開始發(fā)力,今年3月印發(fā)的《交通領(lǐng)域科技創(chuàng)新中長期發(fā)展規(guī)劃綱要(2021-2035年)》就提到,部署飛行汽車研發(fā),突破飛行器與汽車融合、飛行與地面行駛自由切換等技術(shù),以搶占前沿裝備先機(jī)。這也被普遍認(rèn)為是對中國飛行汽車行業(yè)發(fā)展持鼓勵態(tài)度。7月13日,深圳市寶安區(qū)舉行低空經(jīng)濟(jì)投資推介會,并與億航、上海峰飛航空兩家企業(yè)簽署備忘錄,在低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域展開合作。其中,峰飛計劃在今年四季度進(jìn)行eVTOL跨城空中交通真實(shí)應(yīng)用場景“深圳-珠海”航線的試飛。
“在更遠(yuǎn)的未來,當(dāng)商用電池的能量密度能夠達(dá)到400—500瓦時每千克時,航空制造領(lǐng)域?qū)⑦_(dá)成又一關(guān)鍵技術(shù)突破點(diǎn):屆時,從50座支線客機(jī)到150座單通道客機(jī),混合動力的應(yīng)用就有了可能。”鄭宇航同時表示,在政策層面上,eVTOL飛行器作為航空業(yè)界的新事物,在牽引企業(yè)逐浪爭先的同時,也在推動各國的航空監(jiān)管機(jī)構(gòu)加快制定相關(guān)規(guī)則,頒布特殊許可文件,給出指導(dǎo)意見,為這一新品類飛行器制定適航標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則,完善相關(guān)法規(guī),同步空中交通管理體系等。可以預(yù)計的是,“第一輛”獲得適航認(rèn)證的eVTOL“空中出租車”花落誰家,將會在未來的兩年內(nèi)揭曉。
【環(huán)球時報記者 樊巍 環(huán)球時報駐德國特約記者 青木】
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