電動垂直起降無人機重塑貨運市場格局

格雷厄姆·沃里克

電子商務市場的增長為眾多初創企業的發展提供了動力，這些公司希望利用電動垂直起降（eVTOL）和自主技術大幅降低成本，增加航空貨運量。

人們對當日送達和次日送達的需求與日俱增，尤其是農村地區更為迫切。目前，飛行員短缺和嚴格的環境法規可能有利于自主電動垂直起降貨運無人機的發展。

發展歷程

初創企業埃爾羅伊航空公司（Elroy Air）位于美國加利福尼亞州舊金山市，成立于2016年，是無人貨運市場的優秀企業之一。

2019年8月，埃爾羅伊公司曾試飛一架早期全電動驗證機。該驗證機的一個前機翼與2個機梁相互連接，6個升力旋翼分別安裝在2個機梁上，當無人機以固定翼模式巡航時，一副推進式螺旋槳提供升力。

2021年8月，該公司完成4000萬美元A輪融資，由洛克希德-馬丁風險投資公司（Lockheed Martin Ventures）和馬林斯派克資本公司（Marlinspike Capital）領投，迄今為止總融資額達4800萬美元，其中包括2021年底美國空軍AFWerx創新部門資助的170萬美元，以及“小型企業創新研究”（SBIR）第三階段合同撥付的資金。埃爾羅伊公司正在與空軍合作，目的是獲取“叢林”無人機的軍事飛行許可證并參與“敏捷至上”（Agility Prime）項目的飛行測試。

試生產型樣機問世

2022年1月26日，埃爾羅伊公司推出“叢林”（Chaparral）自主電動垂直起降貨運無人機的首架試生產型樣機，并公布改進型無人機的設計方案。根據“敏捷至上”項目合同的條款，該公司將獲得美國空軍的支持，并生產兩架試生產型樣機，2022年第二季度開展樣機飛行測試，2022年底前建成一條低價格初始生產線，2023年啟動“叢林”無人機交付。試生產型樣機可能在加利福尼亞州羅伯茨營地進行首飛，而埃爾羅伊公司曾在該營地與海軍研究生院合作，完成了早期驗證機的試飛。

技術特點

布局設計

試生產型“叢林”貨運無人機采用了傳統T型尾翼、高置機翼布局設計，翼展8.38m，干重608kg，設計任務載荷重量136～227kg，航程483km。

該機的4個機梁位于機翼下方，8個升力旋翼分別安裝在4個機梁上，4個前旋翼位于機梁下方，可最大程度減少機翼上的湍流，4個后旋翼位于機梁上方，可收藏在機翼中，以便留出空間方便無人機運輸中轉。機翼前緣有4副牽引式螺旋槳用于巡航，為盡量減小干擾，4副螺旋槳安裝在機翼下方的掛架上。“叢林”無須拆卸即可由40英尺標準集裝箱或洛克希德-馬丁公司C-130運輸機運輸。

油電混合動力系統

埃爾羅伊公司自主開發了油電混合動力系統，增大了“叢林”貨運無人機的航程。串聯式混合動力系統包括一臺功率為150kW的小型渦輪軸發動機，該發動機位于機頭下方。在整個飛行過程中，發動機驅動發電機運轉，發電機為電動機供電，而一套小型雙余度電池組為無人機垂直起降提供電力，在飛行中，發電機為該電池組充電。

“叢林”貨運無人機可在沒有電池充電設施的苛刻環境中運行。目前，整機動力系統和飛行控制系統利用全尺寸鐵鳥開展地面測試。

全自動化貨艙裝卸流程

貨物裝載于機身下方的貨艙內，貨物裝卸均遠離無人機。“叢林”無人機對備好貨的貨艙進行定位，滑行到貨艙附近后收取貨艙，然后起飛，到達目的地后降落并滑行，再將貨艙放置在地面，并收取另一個貨艙，整個裝卸流程實現了全自動化操作。

貨艙安裝了基于射頻三角測量技術的多個跟蹤信標。無人機因此可使用射頻跟蹤信標、機頭下方的激光雷達自主對貨艙進行定位，并利用機輪減阻罩中的電機操縱無人機在地面滑行。

多家客戶采購“叢林”無人機

埃爾羅伊公司已與美國支線航空公司梅薩航空（Mesa Airlines）公司簽訂150架“叢林”貨運無人機的意向采購協議，這些無人機將為包裹快遞和醫療救護部門提供服務；另與商業機構、國防部門和人道主義救援組織簽訂了超過500架“叢林”無人機的協議，該協議中的無人機總價超過10億美元；而英國直升機運營商AYR物流公司（AYR Logistics）已承諾購買超過100架“叢林”無人機，為聯合國世界糧食計劃署等救援組織提供支持。

埃爾羅伊公司聯合創始人兼首席執行官戴維？梅里爾（David Merrill）表示，首批無人機將交付軍事部門、人道主義救援組織和國際客戶，這些用戶采購的無人機無須通過美國聯邦航空管理局（FAA）的適航審定。

雖然軍事和人道主義救援任務是早期市場機會，但埃爾羅伊公司正在與美國聯邦航空局合作，對“叢林”無人機進行第23部型號審定。該公司的最終目標是創建新的航空貨運航線網絡，為每一個人提供當日送達服務。（李悅霖編譯）■