大疆吊小鹏，车企要卷上天了

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            创业邦（ID：ichuangyebang）原创
            作者丨王艺
            编辑丨海腰
$ ?# k4 c7 ]) m3 E9 a- d( |            题图丨图虫创意
            近日，小鹏发布了其新构型概念飞行汽车，这是其继“旅航者X2飞行器”10月10日迪拜首飞后，小鹏汽车再一次出牌。
4 Y! M# c: ~. L6 j$ A7 h, T            与“旅航者X2飞行器”无法地面行驶不同，这款新构型概念飞行汽车能够在开放道路自由行驶，可以进行陆行和飞行模式的切换。也就是说，这是一款既能“跑”也能“飞”的汽车。
                        
            来源：汽车之家
            这款飞行汽车的尺寸和常规汽车相当，采用了分布式多旋翼结构，具备机臂折叠收纳系统，比起去年1024科技日上公布的飞行汽车方案，这款新构型概念飞行汽车的机臂及桨叶更短，飞行状态总长、总宽更小，对起降场地的尺寸限制更小，飞行的可通过性更好，使用更便捷。
) s9 C4 T! d' [) f            同时，这款飞行汽车的整体系统设计复杂度更低、噪声水平更低，还具备飞控的容错控制功能和动力的双备份，即使发生单点失效的情况，也依然能够保持可控的飞行和安全着陆。
6 l9 {& i5 W# H            对于未来的立体交通，一直有“飞行派”和“造车派”的路线之争，他们谁会笑到最后？
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            图片来源：雪球
3 u3 v- T; Q, ^" J7 t, s            能跑能飞，造车派心中的星辰大海
            1024科技日的小鹏飞行汽车视频公布后，就引来了一大波人的吐槽。
3 ~$ s. o8 t# J; g/ }- @7 @2 ~            “这不就是大号无人机吗？”
            “大疆吊小鹏。”
6 }. ~8 O* L+ r2 B            “这是最新款的飞行汽车？看起来不过是普通汽车上绑了四个巨型螺旋桨？”
) O" v( L" j2 z4 C' R            尽管小鹏后来回应称，“飞行汽车90%的情况下，是开车；10%的情况下，是飞行”——小鹏明确指出飞行汽车是可陆地行驶的汽车，安全的低空飞行器，拥有很低的上手难度。用其官方话术，每个会开普通汽车的人都能驾驭这款飞行汽车，陆行时使用方向盘，飞行时单杆操作，飞控系统会辅助驾驶员执行驾驶意图。
            但是，这款汽车仍然与人们想象中的飞行汽车大相径庭。
( v; m" H* A/ o# R) j- d            这就要说到飞行汽车的两个派别：飞行派和造车派。
9 e3 t3 f: |" p( H8 O; k            所谓“飞行派”，指的是以波音、空客、中国商飞等为代表的飞机制造商，以谷歌、英特尔、Uber为代表的科技公司，以及Kitty Hawk（现Wisk）、Joby Aviation、Lilium、亿航智能、时的科技、峰飞科技等创业公司。
            这些公司要么是有着强大飞行器基因的老牌厂商，要么是有着强大技术实力的科技巨头和科技新锐，在技术和人才上有着充足的储备，其飞行汽车产品长得也不像汽车，没有轮子，不能在地上跑，而是更像一个小型的直升机或飞行器。
+ M  z, O* }* v4 x% Y            严格说来，他们的产品是eVTOL（ electric vertical take-off and landing）——电动垂直起降飞行器。这些eVTOL能像直升机一样着陆和起飞，像固定翼飞机一样巡航，不挑起降环境，一般用于城市载人或者短途物流。
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            左上：Joby Aviation S4；右上：Airbus CityAirbus、
            左下：大众V.MO；右下：亿航184
            而“造车派”则以小鹏、吉利、广汽、丰田、现代、大众、本田、戴姆勒、奥迪、通用、铃木等车企为主。这些车企均有布局飞行汽车，知名的如小鹏旗下的小鹏汇天、吉利旗下的太力飞车（吉利收购美国飞行汽车公司Terrafugia后将其改名太力）、现代集团的Supernal、丰田的SkyDrive、大众汽车的V.MO等。
            虽然这些厂商生产的飞行汽车产品大部分也是eVTOL，但是他们的梦想更为宏大——希望自己的飞行汽车既能在天上飞，也能在地上跑。而“造车派”还真生产出来了这样的产品，代表作是小鹏汇天刚刚发布的新构型概念飞行汽车和吉利收购的Terrafugia（太力飞车）旗下产品Transition。
                        
            左上：Terrafugia Transition；右上：丰田SkyDrive
' f7 b1 k& u: V. K+ W  @6 ~/ L- \            左下：SupernalS-A1；右下：奥迪 Pop.Up
            既能跑又能飞的“飞行汽车”和能垂直起降的“eVTOL”，是两个概念，两种不同的东西。
            eVTOL是飞行器，而飞行汽车是汽车和飞机的结合体。目前，行业里还没有形成统一的对eVTOL的中文简称，因此还是叫它eVTOL。
            也就是说，小鹏此前发布的“旅航者X2”，严格来说应该属于eVTOL，而刚刚发布的这款“新构型概念车”，才是真正的飞行汽车。
0 A6 q4 p# d" |            但是，正如刚发布时遭受的群嘲那样，小鹏这款新构型概念飞行汽车（也称X3飞行汽车），在设计理念、技术基础和商业前景上，都存在明显的BUG。
  |% P0 ^6 K: ~; E+ j            首先是设计理念上的自相矛盾。
            从科学的角度看，能飞和能在地面行驶是两种无法兼容的功能，从空气动力学到重心，再到稳定性，都互相矛盾——对大部分没有机翼的eVTOL来说，要求机身的重量足够轻、重心足够高；而对于飞行汽车来说，它首先是一台车，要求重心足够低、有更大的重量，才能有更强的抓地力，跑起来更稳定。
            “eVTOL和飞行汽车本来就是两种东西，二者背后的逻辑完全不同。飞行汽车是要实现门对门交通的无缝衔接，而eVTOL是希望提升城市交通效率”，飞控专家王谦说，“飞行汽车最大的优点就是既能飞又能跑，能够行驶至起降点，而eVTOL几乎没有地面机动能力。但是，就性能和可实现性来说，既能飞又能跑的飞行汽车，存在诸多法律、技术和操纵逻辑难题，在可预见的将来，很有可能既飞不好、又跑不好。”
9 i3 L8 u- S) V: T$ w            其次是技术基础的不完善。
. B/ a4 z% f; v            以飞行汽车和eVTOL为代表的飞行器最关键的三个技术难点，是动力、结构和飞控。电池密度决定了飞行器是否有足够的的动力维持起降和巡航；旋翼构型决定了飞行器飞行的高度和起降的速度；飞控则决定了飞行的姿态和稳定性。
7 |2 n2 @4 G; S" ?9 S' F) }            小鹏官方称，其最新款飞行汽车采用了“分布式多旋翼构型”，也就是四个螺旋桨吊着一台车在空中飞行。这种构型的飞行器虽然结构简单、运动部件少、配件易更换，降低了从研制到取证再到生产的难度，但是载重量小且效率极低，很难实现超过30分钟的总续航时间。
            在飞行器设计行业，多旋翼向来是处于鄙视链底端的存在——因为在气动设计领域，尽可能的加大升阻比才会获得更高的效率，除非遇到材料或者结构限制才会选择纯多旋翼构型的方式。
/ G) |5 Y; D6 B4 `1 a7 ~3 n            正如小鹏公布的试飞视频那样，这款拥有四个巨大螺旋桨的飞行汽车仅在30米的低空飞行了几分钟就摇摇晃晃落地了，尽管其落地后工作人员中里响起了雷鸣般地掌声，但仍然无法掩盖这款汽车的致命弱点：这款车的重量约为两吨，和小鹏P7不相上下，这也就意味着，需要极强的动力才能保证这款飞行汽车的顺利起降和航行。
            马斯克曾经公开表示，要实现载人飞行器的商用，电池能量密度至少要达到400Wh/kg。城市空中交通社区Aviary Project的创始合伙人Pamir Sevincel也曾表示，只有当电池能量密度达到350-500Wh/kg的标准时候，才能实现高频、高节奏、高吞吐量的空中飞行。
            而当前动力电池的能量密度大都在250Wh/kg左右，即使是宁德时代刚刚发布的CTP3.0麒麟电池，能量密度也只能达到255Wh/kg，远远低于马斯克所说的400Wh/kg。
            多旋翼的构型、未达标的动力系统加上短暂的续航时间——这些都决定了小鹏的这款X3飞行汽车只能是一款概念车，还远远达不到量产的标准。
) R9 O7 J4 Y7 L5 q            为什么车企都想“上天”
) A* |" ?- c$ X+ K: p            为什么包括小鹏在内的这么多车企都想做飞行汽车和eVTOL呢？
4 m5 j% c; _. V3 D& [! S            首先是市场空间巨大。摩根士丹利的一份研究报告显示，未来20年是飞行汽车的井喷期，到2040年，市场规模将高达1.5万亿美元。作为对比，中国发展迅猛的新能源汽车今年的市场规模还没突破万亿。蓝海广阔，机遇无限。
4 E' [: |  P* g) _5 }; d            其次是解决现实问题的需要。城市拥堵问题已经成为了当下绝大多数城市的通病。百度地图发布的“2021年度交通拥堵榜单”显示，2021年中国最拥堵的城市排名前三位分别是北京、重庆和长春，其中重庆通勤高峰期的速度为25.27km/h，只比一个人步行的速度快了5倍，甚至约等于一个人快速骑行的速度。这时候如果有一辆能够垂直起降且能够飞行的汽车，则会大大节省出行的时间成本。
# a5 q  c: @; v% k            第三，汽车工业有着百年的历史积淀、优秀的技术人才和成熟的产业链，这意味着其制造产业链上有着相当多可复用的东西。飞行汽车和eVTOL最重要的组成部分有三个，分别是飞控模块、动力系统和结构材料。在动力系统方面，有四个非常重要的核心部件——电机、电调、桨和电池。
            目前的新能源汽车产业里，电机和电调的技术已经相当先进了，完全可以复用到飞行汽车和eVTOL上。eVTOL行业里也有很多来自新能源汽车动力系统的技术人才。
7 Q; U- K# z4 u7 b( m% l            在工艺方面，新能源汽车自动化生产线上的机械手、机器人等设备也同样可以用于飞行汽车和eVTOL的生产，节省了重新布局生产线的人力物力成本。
9 T6 I; V9 c! {  E- O# V8 w. u1 `% n            尽管现在飞行汽车的结构、动力和材料技术都还很不成熟，但用于辅助出行的eVTOL领域发展却十分迅速：仅2021年，eVTOL就获得了50亿美元的投资；Joby、Archer、Lilium和Astro Aerospace等eVTOL企业均已上市；中国吉利集团旗下Terrafugia（太力飞车）的TF-1和由斯洛伐克Klein Vision（克莱因视觉公司）研制的 AirCar也分别于去年和今年完成了适航认证。
            目前，eVTOL已经可以实现时速超320km/h、最大载荷220kg的载人飞行，飞行高度也能够达到1000m-3000m。
            或许在未来，eVTOL能够早飞行汽车一步，提前实现人类的飞行梦想。
            *飞控专家王谦对此文亦有贡献。

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