电动垂直起降 (eVTOL) 飞机准备起飞。

TE 观点

要展望电动汽车的未来,请仰望天空

作者:Ron Port,航空航天、防务和海事总裁

电动垂直起降 (eVTOL) 飞机可能会在未来几年重塑城市交通,并改变我们对飞机设计的传统看法。 想象一下,从奥黑尔国际机场下飞机后直达芝加哥市中心,而不会遇到交通拥堵。最早从 2025 年开始,美国联合航空公司计划通过一批电池供电的 eVTOL 实现这一目标,eVTOL 是一种新型飞机,类似于电动乘用车和超大型无人机之间的混合体,其内饰类似于豪华汽车。

 

最初,这些 eVTOL“空中出租车”的操作与直升机类似,因为它们将使用直升机停机坪并遵循类似的飞行规则,但这两种飞机之间的相似之处仅此而已。这些新飞机的设计归功于消费级和商业级电动汽车的进步。事实上,在不久的将来,大多数正在开发的机型都类似于能容纳 2 到 6 名乘客的非常舒适的汽车,而不是拥挤的直升机或小型飞机。

 

开发 eVTOL 与开发电动汽车不同,也不像开发传统飞机。使“电动汽车”飞行需要优化重量和飞行范围。当您把东西举到空中时,每一盎司的重量都很重要。您想走得越远,您需要的电池就越大 — 更大的电池意味着重量更重。充电时间也是一个关键考虑因素:您越早让 eVTOL 重新飞上天空,它就能越早重新产生收益。

 

这些考虑因素也塑造了 eVTOL 的新兴商业模式,也就是重点关注运送相对较少乘客的短途旅行。因此,设计和制造这些飞机的公司与传统航空航天制造商相比具有不同的关注点 - 他们需要推动特定模型系统的设计、测试和认证方面的更快迭代。

 

在仍然需要无可挑剔的可靠性和安全标准的快节奏领域,TE Connectivity 在开发适用于电动汽车和航空航天环境的材料和产品方面拥有丰富的经验,我们能够与客户就 eVTOL 开发机会进行深思熟虑的合作,从而增加价值和创新。

适用于新型飞机的新一类部件

eVTOL 的某些元件几乎直接从其他应用转移过来。 例如,商用电动汽车的充电组件和系统比较容易用于飞机。然而,eVTOL 在空中面临的要求与您在高速公路上看到的大不相同。


 预计 eVTOL 将在相对较低的高度进行频繁的短途飞行。满足这些条件需要极其耐用的组件。当然,安全性、质量和可靠性是为任何车辆制造的零件的关键属性。然而,当这些飞机在相对较低的高度飞越人口稠密的地区时,它们将变得更加重要。因此,耐用、可靠的高压配电系统至关重要。

 

TE 通过提供配电单元和电源开关接触器,以及连接配电、航空电子设备和信息娱乐系统的电缆和光缆来满足这一需求,以确保这些飞机安全、可靠且舒适。此外,我们正在优化开发的高压连接器,以满足航空航天应用的严苛要求,使其能够处理为早期 eVTOL 供电所需的 100 至 600 千瓦功率。

 

当我们与工程师合作优化他们的 eVTOL 设计时,我们可以将我们的经验运用到可以产生实质性影响的、看似微小的细节上。例如,从圆形电缆转向扁平电缆可减轻重量、改善热特性、提供更大的电缆灵活性,并在机身内占用更少的空间,从而为乘客留下更多空间,提高其舒适性。

不同的飞机设计方法

与传统飞机制造商相比,开发 eVTOL 的公司倾向于与其零部件供应商寻求建立不同类型的合作伙伴关系。 由于 eVTOL 开发人员通常遵循敏捷设计原则,因此希望在几天内而不是几周或几个月内生成其设计的新迭代。因此,这些开发人员更愿意将现成的商用零件集成到他们的设计中,从而提前节省制造成本并降低更换零件的维护成本。

 

像 TE 这样的制造商可以利用从在航空系统中设计和集成组件的悠久历史中获得的工程知识来进一步满足这种快速行动的愿望。这些知识使我们能够指导 eVTOL 工程师在不影响安全性的情况下加快开发周期。此外,我们为商用车和乘用车等邻近行业开发零件的经验也使我们可以帮助 eVTOL 制造商在开发能够为全新车辆提供动力的新系统时不局限于传统的航空航天设计观念。

可扩展性将是革新城市出行方式的关键

eVTOL 行业可能需要在其组件之间实现一定程度的标准化,以快速扩展并充分发挥其潜力。 无论设计在外观上看起来多么不同,它们都面临着相同的核心设计挑战:尺寸和重量优化、配电、安全性、耐用性和可靠性。

 

最初,eVTOL 可能会像带有电子元件的直升机一样飞行,以使经验丰富的飞行员熟悉其控制系统。它们还将很小,因为尺寸和重量将决定每辆车的成本和载客能力。

 

然而,从小处着手有一个优势。解决小型车面临的挑战为在扩大载客能力和飞行范围之前做好一切准备提供了更多机会。尽管快速发展对于第一批 eVTOL 飞机的起飞至关重要,但着眼于未来的设计组件对于市场的持续成功至关重要。

 

此外,我们可以设计用于制造这些飞机的组件,并着眼于它们随着时间的推移在大型飞机中的潜在用途。电池密度仍然是生产更大、飞行距离更远的电动飞机的关键障碍。

 

通过继续改进能够安全可靠地处理更高电压的组件,同时最大限度减少重量和空间,当下一代电池技术到来时,将您从机场带往市中心的城市出租车可能很快演变成更像区域巴士或城市内高速列车的交通工具。由于对实际基础设施的需求相对有限,除了着陆的地方和为电池充电的能力之外,eVTOL 有可能以喷气发动机问世以来我们从未见过的方式彻底改变人们的出行方式。

有了合适的零件,天空就是极限

eVTOL 可以通过在城市和郊区之间提供新的、可持续的联系,来改变我们对城市交通的看法。 在某种程度上,它们被市场接受并且可以扩大规模,它们也为发展更加可持续的商业航空旅行迈出了一步。精心设计创造了新的安全性和舒适性标准,这将是让这种新型飞机起飞的关键,并使 eVTOL 在未来的许多年中具备空中优势。TE 将同时进行创新。

关于作者

Ron Port, President, Aerospace Defense & Marine

Ron Port

Ron Port 是 TE Connectivity 的航空航天防务与海事总裁。在此职位上,他负责发展业务和实现盈利。在担任此职务之前,Ron 在过去的 15 年里一直在工业企业对商业公司担任一般管理职务。他在综合管理、战略、销售和营销、工程、运营和企业业务发展方面拥有近 25 年的经验。Ron 拥有匹兹堡大学化学工程理学学士学位、匹兹堡大学工商管理硕士学位和佛罗里达理工学院化学工程硕士学位。