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    无人机(上篇)需克服种种障碍 飞行车升空考量多

    当企业发展部宣布大马将拥有自己的“飞行车”,有人引颈长盼,也有人讪笑嘲讽。



    从政府公布的“飞行车”模型来看,那应被称为“载人飞行载具”,也就是可以载人的无人机。且透过大马无人机或称无人飞行载具(Unmanned Aerial Vehicle,简称UAV,也称无人驾驶航空机)的专家,一起厘清无人机和载人飞行载具的使用价值。

    经过一阵攘嚷后,大马首款“飞行车”如今犹抱琵琶半遮面。最大的问号是,它是“飞行车”或载人飞行载具呢?

    在马来西亚无人机发展协会主席拿督郑楗文看来,“飞行车”( Flying car)其实是指城市空中流动(Urban air mobility,下称UAM)。

    大马政府公布的“飞行车”模型,实为载人飞行载具。
    大马政府公布的“飞行车”模型,实为载人飞行载具。

    就他而言,空中德士(Air taxi)、空中救护车(Air ambulance等皆属于飞行车概念,也就是“乘客自主飞行器”(Passenger autonomous aerial vehicle),也可称为“未来航空飞行器”(future aviation vehicle),它也属于“垂直起降飞行器”(Electric vertical takeoff and landing,简称eVTOL)。

    无人机是(UAV)可分为无载人和可载人两类。前者也称为无人飞行载具,后者则称为载人飞行载具。目前企业发展部声称的“飞行车”,实是载人飞行载具。

    无人机的称谓也各有不同,一般人称无人机为Drone,这是法国和日本方面的称呼。英国和中国则称无人机UAV,澳洲则称之为RPAS(Remotely Piloted Aircraft Systems,遥控飞机系统)。

    “不管是Drone、UAV、SUAS(Small unmanned aircraft systems,小型无人机系统)、RPAS或vTOL,皆是指无人机。”

    载人飞行载具这种城市空中交通存在不小的市场潜能。根据知名的国际金融服务公司──摩根史丹利(Morgan Stanley)的研究,城市空中交通(UAM)将于2040年在全球拥有1.5兆美元(约6.2兆令吉)的市场。

    “仅是空中德士预料就有5000亿美元(约2兆令吉)的市场。但,如今载人飞行载具还有许多需要克服的障碍,因此还无法应用于市场上。即使这样,预料短期内也会有25亿美元的市场潜能。”

    需极大成本开发

    他指出,如果欲发展一般人称为“飞行车”的载人飞行载具,目前面对技术上的挑战是电池问题,经济上则是因需要极大的成本以开发城市空中交通。

    目前载人飞行载具有着电池充电技术的限制,即每次需2小时充电,只能维持25分钟的电力,而且只能重复使用300次,无法长时间飞行,也不能负载太重,因为两者皆会大量耗电。

    “其次是天气问题,外国所研发的‘飞行车’在大马或许会很难实行。这里的天气较热,因此电池易热。而且,我国的风很大和天气潮湿,载人飞行载具需要有强大的抗风和抗雨能力才行。”

    郑楗文:载人飞行载具尚有许多需要克服的障碍,仍无法应用于市场上。
    郑楗文:载人飞行载具尚有许多需要克服的障碍,仍无法应用于市场上。

    缺空中交通管理

    不管是飞机、无人机或载人飞行载具,皆需要透过空中交通管理(Air traffic management,简称ATM),以控制飞机或飞行载具去向和飞行路线。然而,空中交通管理是我国无人机和载人飞行载具领域,如今仍缺乏的重要一环。

    “若没有ATM是不能的,因不能控制无人机(包括载人飞行载具)去向,没有向控制台报告,就没有飞行路线。在路上走的交通工具是二维的,机体在空中的空间是立体的,可升上降下,能在不同的高度飞行,上升至数百或数千米飞行,就是可在自己的空中管道内飞行,因此需要设定定点。”

    他以于2019年10月22日在新加坡试飞的德国公司Volocopter的空中德士原型为例。当时,在约3分钟的测试中,该空中德士已在执行空中交通管理系统,即明确知道飞行的地点,以及起飞和降落的时间,犹如真实的飞机起降。

    “那辆空中德士设定的GPS系统和各方面的协调,已知它可升至多高,在空中管道上会飞往何处,并知道风向如何,以及何时可以降落等等,皆已设定妥当。”

    他指出,无人机和载人飞行载具在空中飞行应像飞机般,有一个飞行管道,像一滴水般会顺着水管一直向前行,第一滴水和第二滴水是不会互相接触碰,这是非常安全的系统,也是大马引入载人飞行载具时,必须执行的安全措施。

    考量民众接受普及度

    载人飞行载具是一种运输方式,但它将会面对现有运输方式的挑战,以及是否能迅速的让公众接受它。

    “为何要搭这个无人机(飞行载具)?可以飞多远?坐德士不可以吗?为何不能坐无人车?为何要坐无人机?坐船不可以吗?搭飞机不行吗?即是说,无人机有许多的竞争,这是其中一个要面对的非科技问题。”

    再者,郑楗文指出,就是公众的认知(Public perception),即对载人飞行载具的的接受程度。若是一般人不接受或“不埋单”,载人飞行载具也只是空有技术却无法普及。

    “我们有做过很多调查,甚至问一位王族公主,她说这个东西不错,但才从伦敦回来的她,表示当地人没提到这个东西。我们表示可做到像电子召车的服务,但她反问:你确定吗?”

    其实,郑楗文所属的无人机发展协会已见过首相敦马哈迪,后者也反问同样的问题,他们也给予肯定的答案,并且答他展示载人飞行载具的可行性。

    “但,我们也告诉首相,它还未商业化,因为还有安全和法律框架需要注意,法律的框架定制好了才能飞。”

    在他们与王族的公主和王子见面时,后者也安排其员工接受调查,但反应大多数是基于安全问题不敢乘坐载人飞行载具,同时也关心价格问题,这些都是民众对于载人飞行载具实际的考量。

    此外,除了须计算载人飞行载具的商业化价值,还需要顾及其维修和保养费用。因此,载人飞行载具投入市场还需要面对不少考验。

    各种载人飞行载具的模拟图片。
    各种载人飞行载具的模拟图片。

    安全性存疑暂不宜载人

    从科技角度来看,载人飞行载具已可以飞行,但其安全性却依然存疑,需要经过更多安全测试,以达到安全标准。

    “目前已有许多国家,如德国、丹麦、法国、中国、美国、日本等进行载人飞行载具试飞。有者认为应可在2021年实行,但大多数是认为2025年才可实现无人机载人飞行。”

    郑楗文指出,日本就有一个载人飞行载具路线图,计划如何制作载人飞行载具,并预计于2025年有望成功。但就目前而言,它还不可能载人。

    “有单位与谷歌合作研发载人飞行载具,谷歌也投资10亿美元测试,还需要严谨测试其安全性,例如飞行一万次会跌多少次?因为不能否定载人飞行载具发生意外的几率,需要达到航空局和民航局的标准规范。”

    目前,已有不少单位研发可载人飞行载具,皆是为发展此技术和商业考量而为。如果技术上无法保证乘客安全,即使为了商业价值大量生产它,也没有人愿意拿自己的生命开玩笑,草率的坐上没有安全保障的载人飞行载具。

    注重网络保安免被骇

    载人飞行载具以科技网络操控飞行,攸关乘客性命,因而需要非常注重网络保安(Cyber security)!

    郑楗文表示,载人飞行载具无论是使用频率、讯号、全球定位系统(GPS)导航,皆与网络脚离不了关系,因此必须解决这3项安全问题,避免被骇。

    “如果有骇客骇进系统,可能可以以控制全部飞行载具。之前,有相关方面指出,一个系统可控制2000架飞机,使它们一起飞行都不会碰撞。”

    即是说,如果骇客骇入网络安全系统,将触发极大危机,导致载人飞行载具失控,影响乘客性命安全,因而飞行载具网络安保系统必须滴水不漏。

    大众目前对载人飞行载具存有安全和价格等方面的负面看法。
    大众目前对载人飞行载具存有安全和价格等方面的负面看法。

    解决电池耐久度问题

    在发展载人飞行载具的路上,需要解决其电池的耐久度和影响环境的问题!

    “载人飞行载具的电池是短期内要解决的问题,长期而言则是它的能源和对环境的影响。”

    郑楗文指出,如果大量使用飞行载具,现有的电池科技并不环保,这是因为目前的电池充电300次就报废。

    “如果载人飞行载具一天使用10次电池,30天就用完300次。如果一架18个螺旋桨载人飞行载具,每个螺旋桨各用一个电池,一次就用18个电池,等同每月要丢掉18个电池,长远来看就不环保。”

    载人飞行载具以科技网络操控飞行,因而需要非常注重网络安全!
    载人飞行载具以科技网络操控飞行,因而需要非常注重网络安全!
    载人飞行载具目前面对技术上的最大挑战是电池的问题,经济上则是需要极大的成本以开发城市空中交通。
    载人飞行载具目前面对技术上的最大挑战是电池的问题,经济上则是需要极大的成本以开发城市空中交通。

    全球研发情况

    郑楗文表示,目前全球已有百多间公司正在研发载人飞行载具,这种由控制台操纵的城市空中交通。

    各国和各相关企业研发载人飞行载具的大略情况。

    美国
    由Kitty Hawk研发,谷歌支持的载人飞行载具名为Cora,属于可载6名乘客的空中德士,可升至3000尺,最高时速可达993英哩。

    德国
    由Airbus和Tesla合作的载人飞行载具Lilium,时速可达180英哩,理论上从伦敦飞至巴黎只需一小时,预计将于2025年投入市场。

    法国
    法国的Airbus与Audi合作,正在研发可搭载三至四人的载人飞行载具,称为City Airbus。它拥有4个螺旋桨,期望于2020年完成载人飞行载具的协类型(Protol type)。目前还是处在影像呈像和3D设计的阶段。

    荷兰
    荷兰公司Pal-V正在研发的飞行载具名为Liberty,它拥有三个车轮,需要像飞机盘有短途跑道才能升空,这与一般载人飞行载具垂直起降的方式不同。
    此飞行车的原型已于2018年发布,拥有双引擎,时速可达112英哩,最快时速可达300英哩。它使用汽油发动而非电池。其机身使用碳纤维和高强度钛合金复合材料(Comosite material)。

    中国
    中国首辆研发中的载人飞行载具来自西安美联航空技术公司,装有4个车轮,可容纳两人乘坐。

    日本
    日本对于载人飞行载具雄心勃勃,拥有在本世纪30年代实现人人驾载人飞行载具的愿景。
    日本电气公司(NEC)是其中一家研发载人飞行载具的企业,已于今年8月测试一架拥有4个螺旋桨的款载人飞行载具,可稳定于空中盘旋约1分钟,试飞高度达3公尺。

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