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从爆发式增长到市场应用,eVTOL行业的这一问题依然有待 ...
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从爆发式增长到市场应用,eVTOL行业的这一问题依然有待攻克
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发表于 2024-8-8 21:55:30
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2月17日,我国企业亿航智能所研制的载人级自动驾驶飞行器EH216在日本大分县大分市田之浦海滩完成了其在日本的首次载人飞行演示。
据介绍,此次飞行全程没有飞行员,EH216搭载的两名乘客在飞行器上全程无需做任何操作。这是日本境内首次由自动驾驶的电动垂直起降(eVTOL)飞行器实现载人飞行。
从2022年初至今,eVTOL(电动垂直起降飞行器)产业乃至整个UAM(城市间空中交通)市场呈现爆发式增长——各国航空制造企业纷纷入局,不断有新产品问世、试飞或试运行。
eVTOL的优势在于可充分利用立体空间资源,提高城市出行效率,因此也被冠以“空中出租车”之名。美国联邦航空管理局(FAA)在2022年针对eVTOL这一全新品类飞行器初步规范了适航审定标准和路线。
认证,冲刺2023将成为eVTOL适航认证关键年
但在适航以及实际运行中,作为一种新兴飞行器,eVTOL要进一步发展,还有一个亟待解决的问题——噪声。
eVTOL商业公司对降噪技术的探索
提出上述观点的人,是美国著名电动航空初创公司Whisper Aero的首席执行官马克·摩尔(Mark Moore)。他解释说:
要使一款eVTOL产品在区域空中交通或城市空中交通领域实现盈利,这款产品每小时至少需要完成20次起降操作,每天需要完成数百次操作。
要完成这样频繁的运行,必须考虑在本地设置起降场地——而由于eVTOL的飞行路线必定被居民区环绕,即使选择露天停车场或是高楼顶部的直升机停机坪作为起降场地,只要它的噪声很大,周边居民也难以忍受。
目前,已经发生了一些对无人机送货的投诉,即使是十几千克重量的货物,由无人机在100米高度运送,依然会产生不小的噪声。
Whisper Aero 公司目前专注于设计更安静的eVTOL产品,譬如其研发的9座型区域电动飞行器Whisper Jet;此外,还为美国国防部开发了一款名为Whisper Drone的验证飞行器。
该型号主要为测试高效、低噪声电动飞行器推进技术,第一次飞行测试已在2022年3月15日完成。
Archer Midnight
不过,eVTOL这条赛道上的玩家众多,主打降噪技术的公司也不止Whisper Aero 一家。
美国Archer公司的Midnight电动垂直起降飞行器也在追求高性能、高安全性和低噪声特性,其公关总监曾表示:“Midnight将比直升机等其他飞机安静得多。”
NASA关于eVTOL的噪声研究
除商业公司外,NASA也已经启动了一项“革命性垂直升降技术”(RVLT)项目,负责该项目的研究人员正在探索如何降低eVTOL配置的多个部件的噪声。
这项研究将促使NASA能够开发出一种噪声预测工具,准确建模和预测在城市中运行的eVTOL噪声源,航空制造商们可以使用这款工具来减少eVTOL起飞、飞行和降落期间的噪声影响。
NASA高级空中机动通信负责人特蕾莎·怀廷(Teresa Whiting)报告说:
这是 NASA对传统运输工具和直升机进行长期研究,以了解如何降低机身和发动机噪声的结果。
作为RVLT项目中的一部分,美国穆格飞机制造公司(Moog Aircraft Group)研发的SureFly S250电动垂直起降飞行器原型机,在2022年夏季接受了NASA的噪声测试。
SureFly S250成功升空后,悬停在由28个传声器设备组成的阵列上方,这些设备负责接收噪声。穆格公司的研究人员表示:“为了尽量减少飞行中的噪声,我们可以根据飞行方向引导噪声,并用特质材料研制螺旋桨,再以更低的速度飞行。”
穆格公司表示,还将对eVTOL转子和轮毂进行更多研究,以提高降噪效率。
行业与社区应共同监测噪声
多年来,国际直升机协会(HAI)一直在推进Fly Neighborly项目:该项目旨在让航空器运营商、飞行员和当地社区的利益相关者共同努力减轻飞行器噪声。该项目组成员均为航空制造产业的领军企业,这些龙头公司拿出时间来研究噪声问题,并制定解决方案来解决噪声问题。
HAI总裁兼首席执行官詹姆斯·维奥拉(James Viola)曾表示:
HAI相信存在维护社区利益的兼容性方案,通过与飞行器运营商和居民代表的合作,找到双方都能看到积极成果的妥协方案。
2023年初,HAI举办了关于航空器噪声对居民社区影响的线上研讨会,重点关注几款主流的直升机发出的噪声。在会议上,有行业专家提出了可减少声音对居民影响的替代飞行操作,包括在不同高度飞行、寻找替代路线以及以降低噪声水平的方式着陆。
显然,这些意见对于eVTOL行业的发展很有参考意义。
根据Whisper Aero公司此前的研究发现,分贝水平并不是衡量噪声的唯一指标。
马克·摩尔指出:在生活中,人耳会分辨出某些声音频率,我们必须观察这些频率。直升机的问题在于它们会发出低频噪声,而且不会被环境影响。
相比之下,eVTOL发出的噪声如果不超过人耳分辨出动环境背景噪声,那么对于人体的影响可以忽略不计。因为,Whisper Aero一直在推动一种被称为“随时间变化的响度”的新指标,该指标不仅考虑分贝,还考虑背景噪声。
摩尔表示:“我们必须确保未来的日常飞行水平不会干扰民众社区,这不仅与居民接收到噪声产生烦恼有关,还与居民健康息息相关,具体的噪声指标,将由行业和城市社区共同主导,还与社区地面噪声的接受程度有关。”
目前,在eVTOL噪声认证方面还没有提出独立的标准体系——显然,这一领域的噪声标准离不开现有航空器的标准体系。
FAA已经建立了一些现有指标体系可供参考,例如,其规定的直升机EPNL(有效感知噪声级)。此外,国际民航组织也正在主导相关体系的建设,包括整理论文等,他们将长期推动标准的建立、健全和采用。
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