上期，霍尼韋爾航空航天集團高級總監菲爾·羅賓森（Phil Robinson ）帶我們了解了氫燃料電池相關技術。今天，我們來看看霍尼韋爾航空航天集團高級商業拓展總監泰勒·阿爾伯施塔特（Taylor Alberstadt）談電力和混合動力推進技術。

Taylor的日常可以用幾個縮略詞來高度概括：eVTOL、OEMs、UAS、UAM、AAM。

VTOL（Vertical Takeoff and Landing）

是指垂直起降的飛行器，比如直升機、旋翼機這些起飛和降落都可以在同一地點完成的飛機，不像固定翼飛機那樣需要跑道。eVTOL則是從這種飛行器發展而來的以電力驅動的垂直起降飛機，E代表的就是電力（electric）。這類面向未來的飛行器可以做到零排放，不使用發動機，而是由電池或Phil談到的氫燃料電池驅動。

OEM（Original Equipment Manufacturers）

是指原始設備制造商，也就是我們的客戶，他們制造這些面向未來的飛行器。

UAS（Unmanned Aerial Systems）和UAM（Urban Air Mobility）

是近幾年來的媒體熱詞，UAS是指無人機系統，比如一些小型無人機；UAM指城市空中交通，包括稍大一些的貨運無人機、“飛的”等在城市區域運營的飛行器。

AAM（Advanced Air Mobility）

即先進空中交通，指一項新興的、革新性的航空技術，可用于經濟高效地進行城市與市郊地區的貨運和客運。也有一些人把AAM的概念擴大，将其看做航空2.0，涵蓋幫助塑造新興航空市場的所有全新技術，包括UAS、UAM以及固定翼飛機的混合動力和全電架構。再說到航空運輸和支線飛機，我們稱這一航空細分領域為ATR，也有很多飛機制造商在行動。

目前，已經有200多家OEM公司進入了AAM市場，他們專注于各類飛行任務和運營，包括用于快遞行業的小型一級或二級貨運無人機、将會徹底改變城市内及城市間出行的“飛的”，以及飛行更安靜、運營更環保高效的核載12-19名乘客的飛機，還有就是ATR市場的新型零排放窄體或寬體飛機。我們正在與這個市場的合作夥伴共同研究用于新型窄體機的創新技術。

令人激動的是，AAM市場的OEM公司正在不斷前進。

一方面，目前已經有Joby、Vertical、Lilium和Archer四家eVTOL公司上市了，他們籌集了大量資金，估值上億。可以看出人們對這個領域非常感興趣。

另一方面，說到真正投入運營，有一些公司計劃兩到三年内開始投入服務。這些公司中的大多數會先從貨運開始，不過也會有私人飛行器和“飛的”。還有更多的公司計劃在2030年以前開始投入服務。

這些是這個AAM市場正在發生的，而且進展非常快。

說到電力推進和混合動力，從技術的角度出發指的是什麼？

有很多方式可以驅動一架飛機。當我們讨論全電解決方案時，意味着我們需要電力推進單元EPUs（Electric Propulsion Units）。EPUs由電機和電機控制器組成，他們通過帶動轉子或風扇來驅動飛機。這些EPUs是電動的，電力的來源可以是燃料電池、電池等等。除了這類全電解決方案以外，還有其他的發電方式，例如渦輪發電機，這就需要用燃氣渦輪發動機搭配發電機來産生電力，也就是我們所說的混合動力解決方案。

霍尼韋爾在整條價值鍊上都有相應的解決方案。

我們可以根據客戶特定飛行運營要求生産相适用的渦輪發電機，通過電力分配系統，将電力輸送到電力推進單元。然後，電力推進單元将電能轉化為機械能，帶動風扇和轉子，進而産生推力。

我們近期成功完成了1兆瓦發電機首輪測試。該系統是設計用于混合動力飛機的新型機載電源，此次測試的成功也将成為混合動力解決方案的重要基石。

為什麼需要不同的推進架構呢？區别在哪裡呢？

考慮驅動飛機的方式時，有兩個主要的方向。

第一，動力源是什麼？也就是說能量是怎麼來的？動力源可以是使用傳統航空燃料的燃氣渦輪發動機，或是使用50%可持續航空燃料（SAF）混合的發動機，或是不遠的未來采用100%可持續航空燃料（SAF）的發動機。那麼，即使依然使用燃氣渦輪發動機，整體解決方案也更加環保了。或者采用電池或燃料電池作為動力源，也可以有混合動力的解決方案。

第二，推力來源是什麼？首先可以來自渦輪發動機本身，也就是我們現在出行所乘坐的飛機的推進方式。也可以來自電機，也就是前面說了很多的電力推進。然後，就是二者相結合的解決方案。

所以，結合這兩個層面的考慮，如果我們把使用航空燃料的傳統發動機放在坐标軸的左下角，不論是從動力源的方向出發，還是從推力來源的方向出發，最終都将達到全電解決方案。而其間則是多種混合動力解決方案，可以滿足不同客戶的各類飛行運營需求。

這些解決方案的優勢有哪些呢？客戶為何對這些技術有所期待？

我們并不是單單為了技術而研究技術。這些解決方案最大的優勢就是環境友好。

從運營的角度來說，全電解決方案能夠為我們帶來零排放的飛機，這非常有利于可持續發展。當然，更深一層的讨論會涉及到電池或燃料電池的生産及原材料、電池達到使用壽命後的處理等等。但如果隻讨論運營環節，電池或燃料電池解決方案是非常環保的。

再說到電池的充電，這比目前我們所使用的傳統航空燃料成本低多了。比如說電動汽車，人們會對比，給電動汽車充電花的電費比起動辄三位數的加油費，那是低多了。也就是說，全電解決方案能夠降低運營成本。産生運營成本的另一個方面是維護。燃氣渦輪發動機結構複雜、維護成本高，電力推進單元的維護成本相對較低。

還有就是安全性方面。分布式電力推進系統冗餘性更好，從而更加安全。舉個例子，直升機是一個大的轉子帶動旋翼旋轉，如果這個轉子遇到故障，那麻煩就大了。而再看這些全新的電力推進飛行器，設計上一般有8、10、12、甚至30個由EPUs驅動的推進器或轉子，如果某個推進器或轉子遇到故障，這種分布式電力推進系統可以讓飛行器更安全地降落。

另一個優勢則是噪聲低。對于全電解決方案來說，雖然依然有風扇和轉子在運轉，但因為沒有了燃氣渦輪發動機，噪聲大大降低。根據一些制造商發布的信息，在60-90米的高度，電力推進飛行器産生的聲音也就跟我們日常聊天的聲音差不多大。

全電解決方案是未來發展趨勢，隻是時間和方式的問題。未來會有針對環保和可持續的規章出現，而全電解決方案從運營角度來看是可以做到零排放的。

在這個行業興起的過程中，有哪些我們必須克服的困難和障礙？

确實有很多挑戰。首先，是基礎設施——必須有相應的設施支持電池充電或更換。第二，要為這類垂直起降的飛行器建設專門的起降機場（Vertiport），人們在這些起降機場乘坐垂直起降飛行器。

建設充電或更換電池的基礎設施将是個複雜的任務，也需要大量資金。就像現在開電動車出行的人會遇到的困境，需要充電的時候找不到充電樁，垂直起降飛行器的配套設施也需要考慮類似問題。還有，充電設備不一定能适配所有垂直起降飛行器，目前來說這方面還沒有設立相關标準。

同時，電池的能量密度也是不一樣的，也就是說一個電池所能提供的能量大小不一樣。再加上電力推進系統的動力密度不盡相同，也就是說在一定時間内能夠從一塊電池獲得的動力大小不一樣。在設計具體的電力推進系統時，會在能量密度和動力密度這兩者之間有所權衡，以滿足不同的需求，比如有的飛行器在起飛階段需要更多動力、有的希望飛行距離能夠更遠等等。因此，無法做出一個能夠适配所有飛行器的電池系統。而在電池領域，關于能量密度和動力密度的最佳組合，目前還沒有定論。

另一方面的挑戰是，我們提到的小型貨運無人機、“飛的”等都是采用全電解決方案的飛行器，而現有的電池種類并不能滿足如此多的應用需求。這也是為什麼會有很多混合動力系統——用渦輪發電機來緩解一些電池的壓力，甚至在飛行中用渦輪發電機産生的電能給電池充電。這樣的結構就不需要耗費大量時間在地面充電了。

适航審定則是另一個需要解答的難題。我們熟知現有的噴氣式發動機技術，世界各國、各地區的航空管理機構有完善的适航審定相關要求及流程。而對于電力推進系統、混合動力系統等各類新技術，管理機構需要先制定好相應的适航審定基礎。

在垂直起降飛行器這個新型領域，随着發展，我們會看到行業的頭部企業形成和競争者淘汰。現在有200多家OEM公司活躍在這個領域，但未來不可能有200多種不同的飛行器。OEM會有一定整合。同時，一些OEM可能在技術上會遇到瓶頸，導緻設計無法實現。而航空業的競争成本是很高的，制造原型機和實現早期生産所需的資金可能達到5億美金。

因此，必然會有一些競争者被淘汰。

可以預見的是，未來幾年，我們會看到一些最初進入這個市場的公司取得突破性進展。但他們能夠保持優勢嗎？而當第二波OEM公司進入市場，在适航審定、飛行器設計等方面都有了更好的理解和積累，站在前人的肩膀上，将有可能帶領整個行業大踏步向前。

霍尼韋爾積極投身于電力推進和混合動力解決方案

在電力推進系統方面，我們與日本電裝集團（Denso）達成戰略合作夥伴關系。電裝集團在汽車領域積累了豐富經驗，擁有廣泛的解決方案，服務于全球客戶。我們攜手電裝集團，利用我們在适航審定、系統集成、航空航天技術知識方面的專長，結合電裝集團在汽車規模生産及自動化方面的優勢，共同努力，緻力于打造電力推進單元核心系列産品，服務于多種不同動力級别、采用全電結構的飛行器，助力AAM市場發展。我們全力以赴，與電裝集團通力合作，開發原型機并期待早日投入生産。

在渦輪發電機和混合動力方面，霍尼韋爾在燃氣渦輪發動機設計和制造上擁有很長曆史，從APU、渦軸發動機、渦輪螺旋槳發動機到最新的1兆瓦發電機和250千瓦發電機，我們可以通過變速箱将燃氣渦輪發動機與發電機相集成，滿足客戶對于渦輪發電機的獨特需求。

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