前些日子，手機(jī)叫車軟件 Uber 在美國啟動(dòng)了自動(dòng)駕駛汽車上路實(shí)測(cè)，數(shù)十輛改裝過的福特 Fusion 混合動(dòng)力車奔跑在匹茲堡的大街小巷上。匹茲堡是 Uber 自動(dòng)駕駛合作伙伴卡耐基梅隆大學(xué)，以及 Uber 的高級(jí)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室所在地。
然而，當(dāng)自動(dòng)駕駛還沒完全商用化，Uber 就已經(jīng)在著眼新的交通技術(shù)了。前幾天，Uber 發(fā)布了一封白皮書，宣稱將在 10 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)“飛行汽車”。
飛行汽車恐怕是每個(gè)生活在舊金山灣區(qū)，上下班高峰時(shí)間曾經(jīng)堵在 101 或 280 高速上不能動(dòng)彈的人都曾經(jīng)幻想過的事情。根據(jù) Uber 計(jì)算，在高峰期間從硅谷的北端舊金山到南端圣何塞，乘坐 UberX 需要 1 小時(shí) 40 分鐘，費(fèi)用大約是 111 美元；乘坐公共交通工具，比如 Caltrain（類似于北京到天津的城際高鐵，只不過速度慢得多）則需要 2 小時(shí) 12 分鐘，票價(jià) 13.75 美元。
通勤用時(shí)過長(zhǎng)、花錢太多，Uber 決定用共享交通的方式解決這個(gè)問題，只不過這次不是共享汽車，而是一種名叫 VTOL 的小飛機(jī)。
所以 VTOL 究竟是什么？不要讀成 V T O L，應(yīng)該讀作 “vee-tol”。全稱 Vertical Take-Off and Landing，垂直起降交通飛行器。VTOL 并非 Uber 提出的概念，實(shí)際上很顯然，直升機(jī)就是一種 VTOL 飛行器的形式。在軍事上，垂直起降戰(zhàn)斗機(jī)被稱為“鷂式”戰(zhàn)斗機(jī)，現(xiàn)在大多放在航空母艦上作為艦載機(jī)使用。
在 Uber 看來，地表空間的利用率已經(jīng)到達(dá)其極限，就像摩天大樓提高了地表面積之于人居的使用效率一樣，如果交通也能從地面轉(zhuǎn)移到空中，將為人們的通勤帶來極大的便利。Uber 計(jì)劃在未來 10 年內(nèi)，上線一個(gè)小型、輕量化、電動(dòng)的 VTOL 編組，命名為 Elevate，放在各個(gè)人居眾多的主要城市。理論上，從舊金山到圣何塞同樣的路程，乘坐 VTOL 只需要 15 分鐘。至于路費(fèi)，Uber 估計(jì)在這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用早期時(shí)可能會(huì)比較貴，但也只有 129 美元；長(zhǎng)期來看，如果每架 VTOL 都可以滿員（就想拼車一樣），價(jià)格可以降低到 20 美元左右。
需要明確的是，這些 VTOL 不是飛行汽車，因?yàn)橹辽倌壳霸?Uber 的設(shè)想當(dāng)中，它們是純粹的飛行器，不會(huì)在降落到地上之后伸出四個(gè)輪子。
10 年，能實(shí)現(xiàn)嗎？在頭 5 年里，Uber 期待業(yè)界生產(chǎn)出全電動(dòng)的，能夠以 150 邁（約240 km/h）速度飛行至少 100 英里（約合 160 公里）的小型垂直起降飛機(jī)——并且，隨著商用化的普及，在整個(gè) 10 年的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)成本的下降和產(chǎn)能的提升，從最開始的年產(chǎn)量 100 架、每架 120 萬美元，最終達(dá)到年產(chǎn)量 5000 架、每架 20 萬美元，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益（下圖。）
Uber 設(shè)想中的空中電動(dòng)交通，相較于地面交通的優(yōu)勢(shì)是很明顯的，首先它不需要道路、軌道燈昂貴的基建，也不需要遵循一個(gè)固定的路線；電動(dòng)引擎意味著 VTOL 沒有污染氣體排放，也不會(huì)像燃料發(fā)動(dòng)機(jī)那樣擾民。總的來說，清潔、安靜、快速、高效、安全的空中交通，是 Uber 想要為 Elevate 計(jì)劃想要實(shí)現(xiàn)的 5 個(gè)目標(biāo)。
但很顯然這 5 個(gè)詞不是說說而已。白皮書中介紹了 Uber 和整個(gè) VTOL 行業(yè)面臨的最關(guān)鍵的障礙。
電池技術(shù)：電動(dòng)飛機(jī)的動(dòng)力來源是電池，但就目前來看，即便是業(yè)界最頂級(jí)的電池制造工藝，制造出的電池能量密度也無法滿足 Uber 對(duì)于長(zhǎng)距離飛行的要求。不僅如此，即便制造出了一個(gè)能量密度超高的電池，在充電速度和電池壽命（充放循環(huán)數(shù)）上可能會(huì)有很大的妥協(xié)，而這又會(huì)顯著提高整個(gè) VTOL 計(jì)劃的成本。
飛機(jī)制造工藝：和 VTOL 從功能上最接近的交通工具是直升機(jī)，但兩者之間有很大的不同。大部分直升機(jī)采用燃油驅(qū)動(dòng)單旋翼，從推力/燃油使用效能的角度上是很低效的；而 VTOL 打算采用分布式電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng) (distributed electric propulsion, DEP)，是在固定翼飛機(jī)上安裝多個(gè)電動(dòng)引擎。但遺憾的是，航空工業(yè)還沒有任何一家廠商展示過可行的固定翼小飛機(jī)+DEP 方案。
另外，VTOL 的結(jié)構(gòu)可靠性，以及飛行時(shí)產(chǎn)生的噪音也還亟待改善。當(dāng)然電動(dòng)引擎的噪音已經(jīng)比燃油引擎小得多。
Uber VTOL 和汽車運(yùn)動(dòng)效率比較示意圖
航空管制和安全：民航客機(jī)管理起來就夠費(fèi)勁了，更別提又加入了大量的小型飛機(jī)，近地面的低空將無比混亂?，F(xiàn)有的空中管制系統(tǒng) (Air Traffic Control, ATC) 將無法滿足要求，新的 ATC 必須被盡快設(shè)計(jì)和開發(fā)出來。
成本和可負(fù)擔(dān)性：不再詳述。
分別在早、中、長(zhǎng)期的 VTOL 操作、購買和電池成本表
安全性驗(yàn)證：這是最主要的障礙之一。Uber 必須通過美國空管局 FAA和歐洲航空安全局 EASA 的認(rèn)證（這兩個(gè)機(jī)構(gòu)一共管理著全球 8 成的航空活動(dòng)），但這兩家機(jī)構(gòu)歷來對(duì)新形態(tài)的航空工具的檢驗(yàn)審核過程都是極其繁瑣和緩慢的。Uber 已經(jīng)列出了詳細(xì)的認(rèn)證計(jì)劃時(shí)間表：
時(shí)間表顯示 Uber 計(jì)劃在 2018 年底之前完成 VTOL 的原型制造，在次年立即開始原型機(jī)測(cè)試工作并同時(shí)開始機(jī)型種類、電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)、軟件和控制系統(tǒng)的認(rèn)證工作，這些認(rèn)證過程可能會(huì)持續(xù) 3-4 年之久；2020 年，Uber 將生產(chǎn)和測(cè)試更多的 VTOL；到 2023 年， Uber 會(huì)開始生產(chǎn)少量（10-50 架）VTOL，然后再 2025 年開始在公共環(huán)境下的飛行測(cè)試。
最終 Uber 預(yù)計(jì)：
– 到 2028 年可以完成所有的測(cè)試和認(rèn)證工作
– 認(rèn)證流程和生產(chǎn)工具花費(fèi) 1.5 至 3 億美元，
– 用于早期測(cè)試的 VTOL 每架成本可能高達(dá) 1000 至 2000 萬美元
按照總共 60-70 架的測(cè)試機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃計(jì)算，最終 Elevate 計(jì)劃的總耗資可能高達(dá) 17 億美元，這還沒有算上其他的費(fèi)用。
這是白皮書里提到的一些 VTOL 的概念設(shè)計(jì)圖：
這個(gè)項(xiàng)目的白皮書兩名作者分別是 Uber 首席產(chǎn)品官 Jeff Holden 和“Elevate 以及前沿項(xiàng)目”產(chǎn)品經(jīng)理 Nikhil Goel。其他貢獻(xiàn)者包括 Uber 的政策專家、前沿項(xiàng)目中心、數(shù)據(jù)工程師，以及美國宇航局 NASA 和一些以直升機(jī)相關(guān)技術(shù)為主的航空專家。
在大舊金山灣區(qū)，軌道交通可以說相當(dāng)發(fā)達(dá)，有 Caltrian 連接舊金山、南灣和圣何塞，有BART 連接中半島、舊金山、東灣和薩克拉門托，還有 AmTrak 火車等等，讓那些受不了舊金山以及硅谷房租的工作者可以住在更遠(yuǎn)的地方。雖然這樣說，軌道交通仍然昂貴且費(fèi)時(shí)。這也是舊金山土著公司 Uber 設(shè)計(jì)這項(xiàng) VTOL 計(jì)劃的依據(jù)：硅谷人民工作于高科技業(yè)，通勤卻如此低效痛苦，有很大的改善空間。
在下圖中，Uber 展示了乘坐 Uber、自購汽車和乘坐 VTOL 的每英里價(jià)格：
Uber 相信，自己的這項(xiàng) VTOL 計(jì)劃的最主要用途，將會(huì)在日常性城際長(zhǎng)距離通勤上。如前述，VTOL 能極大地縮短通勤時(shí)間并在長(zhǎng)期來看節(jié)省費(fèi)用。比如一段 60 英里長(zhǎng)花費(fèi) 1 小時(shí)的地面通勤費(fèi)用現(xiàn)在可能遠(yuǎn)超 100 美元；如果用 VTOL 拼車，不僅路程縮短到了 45 英里，并且采用自動(dòng)駕駛增加一個(gè)乘客位降低每乘客分?jǐn)偟穆凤w，15 分鐘的路程每乘客只需支付 21 美元（長(zhǎng)期）。
至于乘坐方式，Uber 計(jì)劃花時(shí)間在城市里修建“垂直起降機(jī)場(chǎng)”(vertiport)，數(shù)量不多的幾個(gè) vertiport 覆蓋一大片城市區(qū)域，而“最后一公里”留給地面上的 Uber 或公交方式就行。
需要明確的是，Elevate 對(duì)于 Uber 來說仍是一個(gè)非常早期的項(xiàng)目，但這份白皮書已經(jīng)顯示出 Uber 對(duì)于 VTOL 作為未來交通方式進(jìn)行了非常詳細(xì)的研究。Uber 現(xiàn)在也設(shè)立了郵箱 elevate@uber.com 征集 OEM、飛行器基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)者、監(jiān)管單位和感興趣的用戶意見。
