“上班路上堵了多久?”这个日常问候或许将在未来十年被重新定义。清华大学车辆与运载学院团队在《Frontiers in Engineering Management》发表的最新研究指出,城市空中交通(UAM)系统有望在2025年进入试点阶段,通过电动垂直起降飞行器(eVTOL,即“飞行汽车”)将20公里通勤时间从1小时压缩至15分钟。但要实现这一愿景,需突破电池续航、空域管理和公众信任三大核心挑战。
从“科幻电影”到“试飞成功”:我国已拿下全球首张“通行证”
数据显示,2022年我国超1400万人忍受单程60分钟以上的极端通勤,北京更是有30%人口通勤时间超1小时。UAM被视为破解地面拥堵的“三维交通方案”——通过低空空域构建“空中公交网络”,eVTOL如同“会飞的出租车”,无需跑道即可垂直起降。
我国在该领域已迈出关键一步:2023年10月,亿航智能EH216-S获全球首个自动驾驶载人航空器型号合格证,标志着eVTOL从试验走向商业化。这款双座飞行器续航30公里,巡航速度130公里/小时,已在广州南沙开展空中游览试点,“乘客只需在APP上预约,飞行器就能自动完成起飞、巡航和降落,全程无需人工操作”。
三类飞行汽车各有“神通”,但电池仍是“致命短板”
当前eVTOL主要分为三大技术路线。多旋翼型(如德国Volocopter 2X)靠多个螺旋桨提供升力,结构简单但载重有限,适合短途观光;升力+巡航型(如美国Joby S4)搭配固定机翼和旋翼,续航可达150公里,能满足城市间通勤;矢量推力型(如空客CityAirbus)通过调整发动机方向实现垂直/水平飞行转换,噪音比传统直升机降低60%,“相当于从广场舞音响变成家用空调的音量”。
不过,电池技术仍是最大瓶颈。现有锂电池能量密度仅250-350 Wh/kg,导致eVTOL满载后续航普遍不足100公里,且充电需30分钟以上。团队测算,若要实现“每天10次往返飞行”的商业运营,电池能量密度需提升至500 Wh/kg以上,“这相当于现在的电动车续航从500公里跃升至1000公里”。
落地需闯“三关”:建“空中加油站”、划“三维航线”、赢“公众信任”
即便技术成熟,UAM落地仍面临现实挑战。第一关是基础设施:需建设“vertiport垂直起降场”,包含充电、维修和乘客接驳设施。参考规划,一个中型vertiport成本约1亿元,北京五环内至少需20个才能形成网络,“相当于在城市上空搭建一套全新的‘公交站+加油站’系统”。
第二关是空域管理:城市低空如同“未开垦的立体马路”,需划分专用航线。团队提出“动态空域分配”方案:通过5G+AI实时调度,将100-300米低空划分为多层“空中车道”,eVTOL按预设航线自动避障,“1平方公里空域可同时容纳20架飞行器,运力相当于200辆地面出租车”。
第三关是公众接受度:调查显示,仅45%受访者愿尝试飞行汽车,安全和噪音是主要顾虑。事实上,eVTOL采用分布式电推进技术,即使单个发动机失效仍能安全降落,且噪音低于65分贝,“比直升机安静10倍,不会打扰居民休息”。
2025年试运营,2035年普及?专家:先从“小众场景”起步
团队预测,UAM商业化将分三阶段推进:2025年前在景区、机场等封闭场景试点;2030年扩展至城市通勤,票价降至每公里3-5元(约为当前直升机的1/10);2035年实现无人驾驶常态化。目前,上海、深圳已将UAM纳入城市交通规划,“未来你可能先在迪士尼坐飞行汽车俯瞰园区,再逐步用到日常通勤中”。
随着技术迭代和基础设施完善,或许用不了多久,“打飞的”就会像现在叫网约车一样平常——但在此之前,还需跨越从“能飞”到“好用、安全、便宜”的最后一公里。
来源: 工程管理前沿