優步城市共享空中出租車的愿景

格拉漢姆·沃里克

網約車巨頭優步公司發布了一份86頁篇幅的白皮書，詳細描述了該公司對城市共享空中出租車的愿景。該公司認為采用分布式電推進系統的垂直起降飛行器不僅具有良好的安全性，而且在成本和噪聲方面非常適合在城區運營。白皮書中從飛行器性能目標、成本、監管認證和基礎設施等方面介紹了該公司對這一新興事物的看法和期待。

如果技術和法規允許，網約車公司優步公司（Uber）希望盡快在交通擁堵的城市運營空中出租車，為研發此類飛行器的研發企業提供他們急需的東西。

在10月27日發布的這份長達86頁的白皮書中，優步詳細介紹了該公司的概念。不僅為飛行器研發企業提出了設計要求，還列出了讓城市空中交通這一概念變成現實所需的認證、基礎設施、空域和監管要求。

優步的概念基于的是采用分布式電推進（DEP）技術的4座小型垂直起降飛行器，以提高安全性和降低噪聲。初期將由1名飛行員駕駛，但最終將采用自動駕駛。

優步公司首席產品官杰夫·霍爾登說，優步不會生產這種飛行器，與自動駕駛汽車一樣，優步只會購買和運營。該公司還準備與多個城市在審批和基礎設施投資方面展開合作，并與制造商和監管機構進行合作，以加快認證進程。

“優步的價值主張把時間還給人們，讓人們可以在后座上做點什么，而不是開車，”杰夫·霍爾登說。“我們在改善城市交通方面發揮了一些作用，希望能讓交通效率繼續提高，因此飛行是很自然的延伸選擇。我們看到了從地面2維移動轉向空中3維移動的可能性，這提供了一種新的，不僅容量具有可比性，而且速度更快的交通方式。”

他說，“從技術現狀來看，我們意識到垂直起降領域有著一個健康的、蓬勃發展的生態系統，因此我們決定參與其中。白皮書是我們進入這個生態系統的第一個嘗試，白皮書中說的就是我們從優步的角度對這一新興事物的看法。開拓空中共享出行服務，這是我們看到的挑戰和潛力所在，和我們能有所作為的地方。”

“優步公司進軍城市空中出租車最令人興奮的一點是，這將為整個空中交通系統的發展帶來極大可行性，”美國宇航局（NASA）按需交通研究高級顧問馬克·莫里說，“優步帶來了一個非常重要的缺失元素 — 1家準備購買這些飛行器并專注于發展所需的基礎設施和本地審批流程的大公司。”

“我們為行業帶來的是已經準備好的旺盛需求，”杰夫·霍爾登說。“如果你明天可以打開優步公司應用程序，在1h車程或是9min的飛行之間選擇，而且價格接近，誰不會選擇飛行呢？就像我們能像白皮書中描繪的那樣，如果我們將期待變為實現，我們的用戶群將會非常興奮。”

要建立一個垂直起降飛行共享網絡，飛行器必須安全和安靜，速度必須足夠快。如此才能比地面出行節省大量時間，并能夠在擁擠的城市環境中運行。價格必須低到能夠與地面交通相媲美，并且比買一輛車便宜。飛行器必須足夠小以實現高利用率，但也必須有足夠的載客量以提高旅客吞吐量。

優步公司對安全和安靜有量化的思考。白皮書中說，“為獲得市場認可，乘坐垂直起降飛行器必須比汽車更安全。”優步最初的目標是里程死亡率做到目前聯邦航空局（FAA）第135部分規定中要求的四分之一，比開車安全兩倍。分布式電推進系統提供的安全冗余是實現這一目標的關鍵。

優步公司還預計，自動駕駛和輔助有人駕駛將提升安全性，“除目視避開障礙物和其它飛行器外，無需飛行員手動操作。”飛行員無需直接駕駛飛機，只需輸入飛行路線。這將減輕工作負荷和提升態勢感知能力。

“我們將從有人駕駛開始，以更快地進入市場，” 杰夫·霍爾登說。“我們通往自動駕駛的路徑是循序漸進的。我們可以在飛機上安裝很多自動駕駛裝置，讓它們在后臺運行，從一個較低的起點開始，積累統計數據，證明自動駕駛系統能夠勝任。我們認為這是讓自動駕駛技術通過認證的重要方法。”

“這是垂直起降技術70年發展追求的技術圣杯，”垂直飛行技術協會（AHS International）執行理事邁克·赫斯徹博格說。以前的垂直起降技術在機械上很復雜，容易發生故障，電推進技術既簡單和又有很強的安全冗余。優步提出的事情“將在五年內變得可行”，赫斯徹博格相信。

“美國聯邦航空局正轉向更基于行業共識的監管，對技術變革的接受度也提高了，就在幾年前還不是這樣。”他說。“與萊昂納多AW609那種傾轉翼飛機寬泛的目標用途范圍相比，優步的任務相當簡單。飛行器將在已知的點之間簡單地來回飛行，用途定義越精確，實現起來就越簡單。”

圖1 由谷歌聯合創始人拉里·佩奇投資的創業公司Zee.Aero正在加州霍利斯特對其多旋翼電動垂直起降飛行器進行試飛。

噪聲問題對公眾接受度至關重要，優步設定的目標是飛行器在80m高度上產生67dB噪聲影響，這相當于“羅賓遜”R-44四座直升機噪聲水平的四分之一，是住宅區卡車噪聲水平的一半。“垂直起降飛行不會對社區的安寧產生干擾，這非常重要。”白皮書中說。

莫里說，“優步公司很適當地關注了這些新型飛行器需在何種程度上實現社區噪聲目標的問題，最終目標是基本融入任何地方的背景噪聲水平。”白皮書中還為遠期和近期干擾制定了目標，這些目標將限制白天和夜間在較大的垂直起降場和較小的垂直起降點的飛行頻率。

分布式電推進技術在降低噪聲方面起著關鍵作用，因為使用的是多個更小的電動機和更小的、槳尖速度更低的螺旋槳，而不是通過內燃機驅動尾槳和主旋翼，旋翼的槳尖速度高是直升機噪聲大的主要原因之一。同時，電推進還不會產生二氧化碳等污染物排放。

與直升機不同，優步的垂直起降飛行器不會被設計成長續航時間或可承擔各種任務的類型。近期的下限目標是時速240～370km，可連續進行兩次航程各80km的飛行，有足夠的能量進行兩次1min的垂直起降過程，外加備用能量。

“我們的分析表明，這個設計的任務范圍可以在五年內實現，”優步公司表示。該公司的設想是搭載4名乘客，起飛重量1.8t的有翼飛行器，巡航升阻比至少達到10，電池包容量140kW時，能量密度400Wh/kg，循環壽命2000次。毫無疑問，電池的能量密度會限制垂直起降飛行器的航程，但電池封裝技術的進步會帶來幫助。

可承受性取決于高利用率和大規模生產。商用直升機通常年飛行時間僅300h。共享出行的車輛每年的行駛時間是3000～5000h，優步公司對空中出租車設定的目標是每年飛行2080h。飛行器壽命為25000～27000h或13年。這一假設基于的設定是飛行器可出勤時間50%，每天8h，每年260天。

圖2 優步公司城市空中出租車概念設想中的4座電動垂直起降飛行器在垂直起降點之間飛行，從有人駕駛開始，最終實現自動駕駛。

白皮書中說，“飛行器應用程度與可接受的采購價格緊密相關。”該公司設定的價格目標是，初期產量和生產速度相當于直升機的情況下，單價為120萬美元。在近期，隨著產量上升到每年500架左右，單價將降至60萬美元。遠期來看，如果年產量達到5000架，則自動駕駛飛行器的單價將降至20萬美元。“實現如此高的產量對垂直起降飛行來說將是變革性的。”優步公司表示。

根據白皮書中列出的這些和其它價格假設，優步公司估計，自動駕駛飛行器的直接飛行成本將接近每千米31美分，相當于每地面千米22美分。“我們可以預計，一次72km的飛行，相當于地面96km的車程，只需15min，成本可低至21美元。”白皮書中說。

“我們可以更有效地使用這些飛行器，”杰夫·霍爾登說。“私家車的利用率約為4%，但對于空中出租車來說，可以達到80%。這樣我們就可以把價格降低到擁有一輛車的成本以下，這樣或許人們就沒有理由不選擇優步代替所有交通工具了。

“我們不需要從上千架飛行器開始，”他說。“我們可以從一架飛行器，或者從一條路線上運營幾架飛行器開始，這樣去了解這項業務，并證明它已經準備好了普及。以此獲得信心然后擴大應用規模。”如果說該公司允許用戶在特定地點預定直升機飛行的“優步直升機”服務是一種高端產品的話，那么優步空中出租車則是更加大眾化的產品。

優步公司也在考慮在公共交通樞紐建設垂直起降場和起降點。“垂直起降飛行器不會降落在你的家門口。”他說。“我們考慮的是多模式的。”該公司的“Uberhop”和“Uberpool”地面交通服務廣泛用于往返公共交通站點的“最后一公里”出行，這也為優步空中出租車提供了一個業務模型。

利用優步公司對用戶出行模式的了解，白皮書詳細介紹了可以在洛杉磯和倫敦運營的空中出租車網絡，以及它們將如何帶來不同。“他們對潛在的基礎設施，以及在特定的城市中此類基礎設施需要設置在何處才能實現節省時間的目標進行了更深入的研究，”莫里說。“而且優步的分析結合了實際乘客數據，所以是結合實際用戶需求的。”

“我們必須有一架飛行器。如果這是唯一的問題，那我們可以從直升機開始。但這不可能。”杰夫·霍爾登說，問題在于噪聲、安全性和運營成本。因此，優步已準備好跟具備運營空中出租車網絡需要的基礎設施的城市合作，并幫助支付基礎設施建設以及獲得運營許可所需的工作的費用。

優步公司也準備為加速認證過程做些事情。杰夫·霍爾登表示。美國和歐洲的法規都準備轉向以行業共識為基礎的認證標準，以加快小型飛行器的認證過程。“我們非常關注這一問題。這是一個好的開始，優步可以在標準制定方面提供幫助，并為其它對空中出租車業務感興趣的相關方充當避雷針。”他說。

優步公司的愿景對新興的按需移動行業是一大推動。摩爾說：“現在有一家大型運營企業站出來，說‘如果你能制造這些飛行器，那我們就準備好將它們應用到城市中去了。’行業不再處于栽下梧桐等鳳凰的階段，現在客戶和需求就在這里，這是任何一家公司將這些新技術和原型轉化為產品所需要的。” ■