卡雷姆电动垂直起降飞机将帮助优步达成运营目标

卡雷姆公司在近日洛杉矶举办的第二届优步“提升”峰会上，展示了其为优步设计的电动垂直起降飞机方案“蝴蝶”。优步证明，如今的电池科技可以支持城市空中共享飞行服务的飞机平台需求。在峰会上，优步宣布卡雷姆作为平台合作伙伴加入“提升”项目，同时还宣布将使用中国台湾E-One茉莉能源的锂离子电池，并为平台伙伴开发安全、可认证的电池包。

作为对优步在密集城市环境中开展大规模空中出租车运营规划的质疑的回应，优步发布了使用卡雷姆无人机和茉莉电池可以满足其需求的研究结果。“蝴蝶”是5座电动垂直起降飞机，使用卡雷姆的优化转速倾转旋翼（OSTR）技术。OSTR来源于A160蜂鸟长航时直升机。A160上的优化高速旋翼由安倍·卡雷姆——“捕食者”无人机的创造者设计，可以使旋翼转速在很宽的范围内变化，最低降至50%来延长航时。卡雷姆公司在设计商用倾转翼的同时也参与美国未来垂直起降飞行器（FVL）项目中军用旋翼机的设计。“蝴蝶”是该技术的全电推进型的例证。卡雷姆的产品和商务主管瑞恩·多斯称：“OSTR是垂直起降的高效涡桨。分布式电推进（DEP）极大简化了OSTR所需的系统。在卡雷姆的更大型的OSTR设计中，倾转发动机舱中的涡轴发动机通过2速变速箱驱动刚性推进旋翼，没有复杂性。”多斯称OSTR可调节旋翼转速，降低悬停功率需求和噪音，这些是优步的关键关注点。蝴蝶高效巡航时升阻比很高，桨盘负载非常低，有利于高效、安全地悬停。较低的桨盘负载有助于控制噪音，旋翼桨叶的形状可降低该旋翼机的叶片-涡交互噪音特性。

“蝴蝶”仅有4个旋翼，比优步其他平台伙伴的大部分电动垂直起降飞机设计少得多，有可能导致分布式电推进冗余度的降低，但多斯称：“系统中有多重冗余设计，是在单个原件内置的。我们对重心、动力和控制的把控范围很大。”多斯称飞行的关键阶段是由垂直向水平飞行的转换，“蝴蝶”倾转旋翼机的转换区间很宽，转换阶段是完全可逆的，这意味着飞机可在任何时候结束转换，可安全地重回旋翼或固定翼飞行。例如，飞机在城市区域遇到了建筑之间的微气流的时候，宽的转换区间和大的把控范围可使飞机安全运营。

优步要求卡雷姆模拟其电动垂直起降飞机使用现有电池的性能表现。多斯称：“300瓦时/千克的电池包水平还得等很多年，优步要求我们聚焦于180瓦时/千克的范围。使用现有水平的电池，‘蝴蝶’能满足优步的要求。”建模仿真结果显示使用寿命末期能量密度仅为143瓦时/千克的电池包，“蝴蝶”的航程也达到了135千米，还有9千米的备用里程。优步用来评估电池包的指标是96千米，而其常规运营里程仅为40千米。

优步的“提升”愿景中更重要的是在早晚交通高峰的较高的飞机使用率。模拟结果显示，在需要地面深度充电前，“蝴蝶”飞机使用茉莉电池可在3小时高峰期内完成10个40千米任务飞行间充电时间仅为8分钟。多斯称：“从历史发展角度来讲，电池技术的开发没有达到预期，我们的飞机可使用现有电池，不需要电池的改进，但电池改进后我们的飞机能提高性能并减少充电时间。”使用茉莉电池的飞机已大批量生产，但目前电池包并未完全满足优步的需求。

与此同时，卡雷姆将在12月为美国陆军牵头的FVL中期规划的前导项目——陆军的联合多角色技术演示验证机（JMR TD）项目开展直径10.9米的推进旋翼和变速箱的系留测试。JMR/FVL项目平台的最大起飞重量是“蝴蝶”的6倍，因此卡雷姆将制造其较小的电动垂直起降飞机的全尺寸演示验证机。公司首席执行官和主席本·蒂格纳称这项工作将在该公司为验证噪音预期来开展独立的旋翼声学度量测试工作前开展。优步计划于2020年在达拉斯和洛杉矶开始使用电动垂直起降验证机开展演示飞行，关键目标是确定公众对噪音的接受程度。 （蔡琰）