Volocopter实现载人飞行!——在城市交通领域迈出重要一步

April 4, 2016

德国卡尔斯鲁厄,2016年4月。

e-volo(现更名为Volocopter GmbH)的Volocopter VC200是全球首款经认证的多旋翼飞行器,标志着品牌在城市交通领域迈出的重要一步。Volocopter是一款个人飞行器,操作轻松安全,所有人都可驾驭。这款飞行器采用电子推进系统,不排放尾气,运行极为安静。它让人类首次实现在日常生活中搭乘私人航班的梦想,不仅能广泛用于传统飞机市场,也让我们朝着实现空中出租车服务和整个第三维度交通系统的目标迈近一步。

2016年2月,Volocopter VC200获得德国航空当局颁发的超轻型飞机“飞行许可”。试飞计划启动之后,e-volo开始进行载人飞行。2016年3月30日,e-volo董事总经理Alexander Zosel驾驶经认证的多旋翼飞行器,在德国南部的一个机场完成了历史性的全球首飞。

Alex Zosel在着陆后表示:“这次飞行感觉十分奇妙,飞行器表现极为可靠,毫无振动,飞行平稳流畅。这次首飞简直令人难以置信。进入飞行器后,我们大概在20秒内就完成了起飞前检查,然后就收到了准飞通知。片刻后,我向上推动操纵杆,Volocopter瞬间腾空而起。飞行器先轻盈盘旋了一会儿,我完全察觉不到机器的高速运转,每次操作操纵杆,Volocopter都会立即作出相应动作,整个飞行体验十分美妙。起飞体验很好,刚飞几米,我就把手从操纵杆上收了回来,飞行状态平稳得让我恍惚以为自己还站在地面上,直到我往下看,才发现已经离地20-25米。此次飞行取得的成就令人赞叹,我们为此深感自豪!”

飞行器配备创新飞行控制装置,具备垂直起降 (VTOL) 功能,飞行极为轻松。单手操作单个操纵杆,即可轻松驾驶Volocopter,大幅减少传统直升机事故的首要诱因——人为失误。为了展示这一功能,Zosel在首飞过程中松开操纵杆,为团队鼓掌喝彩,同时由Volocopter自动保持飞行位置。飞行器采用全方位冗余概念,可应对损失多个电机等重要组件故障,此特征在认证过程中得到了充分展现。此外,Volocopter飞行时安静无声,由于采用纯电机,并配备可快速更换的电池系统,符合零排放标准。

德国无人机制造商“Ascending Technologies”为其提供技术辅助,这家公司近期已被美国芯片制造商英特尔收购。英特尔新技术事业部 (New Technology Group) 高级副总裁兼总经理Josh Walden表示:“英特尔衷心祝贺e-volo取得重大成就。Ascending Technologies为飞行控制装置、电机电子器件和重要零部件研发技术,将多旋翼无人驾驶飞行器 (UAV) 技术延用至此新型飞行器。我们万分期待未来协助研发更多载人和无人驾驶交通工具。”

e-volo的下一个目标是获得型号认证,以便大批量生产Volocopter。因此,与旋翼机和直升机的发布相似,此机型将在未来2年内进军历史悠久的航空运动市场。此外,公司还计划开展后续研发,推出空中出租车服务。初期,空中出租车会在预定路线运行,可作为机场接驳车,或部署于廊桥等合理交通节点。中期,可利用Volocopter呈现自主程度更高的全新交通概念,将部分私人和公共交通转至航空领域。

应美国国家航空航天局 (NASA) 之邀,e-volo管理团队的Florian Reuter出席了在华盛顿举办的“按需移动出行”(On-Demand Mobility) 研讨会,并在会上向航空航天领域专家展示了Volocopter的最新研发成果。研讨会与会者还探讨了司法框架,各国必须对此框架进行相应调整,以便支持城区私人航班。此前,NASA还发布了一份针对这一主题的研究报告,重点强调了系统对减轻加州硅谷地区日常交通拥堵的潜在积极影响。

载人试飞计划开启

Alex Zosel的首飞标志着Volocopter试飞计划开启,此计划将分三个阶段展开。在首个试飞阶段,计划飞行速度不超过25公里/小时,保持低空飞行。在第二个试飞阶段,飞行速度为50公里/小时,保持中空飞行。在第三个试飞阶段,VC200将在速度范围内飞行,最高时速可达100公里/小时,目的是在较高海拔的空域验证系统。

作为“飞行许可”前提的无人驾驶试飞

在获得“飞行许可”前,e-volo团队已经积累百余次试飞经验。在专业遥控装置的辅助下,团队对整个系统及其独立组件和零部件开展了压力测试。比如,他们在飞行过程中关闭了推进电机、电池和飞行控制装置等众多组件。测试人员还将“有缺陷的”传感器发送的错误信息输入飞行控制系统。此外,他们还在恶劣天气条件下开展无人驾驶飞行。因此在Volocopter上市前,e-volo便已充分证明这款飞行器当前几乎已能自主飞行。但在自主飞行获批前,国际法规还需进一步调整,这一流程已由各国政界人士和相应当局采纳。

Volocopter技术说明

Volocopter由轻质的纤维复合材料制成,除巡航外,还能垂直起降并在空中盘旋。VC200 Volocopter采用全电机,以9个独立电池为18个旋翼的电机提供动力。如果VC200处于浮动状态且起飞重量为450公斤,就需要约45千瓦动能,具体数值以气压/温度为准。这款飞行器采用冗余概念,即便部分系统部件出现故障,也有助于确保平稳飞行。这一原则适用于安全飞行的所有必要系统组件。飞行器配备多个独立驱动旋翼,每个旋翼配有两个固定桨叶,以确保提供浮力所需的必要推力。不同于直升机,VC200的桨叶角度无法调整,产生的推力大小完全取决于不同旋翼的旋转速度。

不同旋翼速度差产生的绕轴力矩(翻滚和俯仰)适当结合垂直于轴的力矩(偏摆),加上所有旋翼产生的总推力变化,确保Volocopter能在三个旋转自由度(俯仰、翻滚和偏摆)中自如飞行,而旋翼的固定设置则可确保平移运动(垂直,即“上/下”)。结合方位角度,Volocopter就能在六个旋转和平移自由度中飞行,还能完成间接水平运动(“前/后”和“左/右”)。

Volocopter上桨叶角度固定的旋翼数量较多,因此在飞行初始阶段会略显不稳,但它配备多个冗余飞行控制系统,有助确保海拔控制准确性和定位稳定性。相比传统飞机,它其实要稳定得多。它遵循飞行员规范,且能独立消除外部影响。因此,飞行操作轻松便捷,即便在恶劣环境条件下,飞行员也能安全控制Volocopter。

飞行控制系统由多个完全独立的单元组成。每个飞行控制单元配备一套完整的定位传感器,包括三维空间的压力计、陀螺仪、加速度计和磁强计。理论上,每个飞行控制单元都能独立控制VC200。单手操作操纵杆,即可驾驶Volocopter。飞行员通过旋转操纵杆直观控制所有飞行方向,按下海拔控制按钮,即可下达起降命令。降落时,飞行员只需长按按钮,直至Volocopter安全着陆。靠近地面时,控制系统会自动为Volocopter减速,帮助确保平稳着陆。

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