区域空中机动性：电动航空革命意义非凡的第一步

随着商业航空航天从 COVID-19的低迷中走出，包括各种复合材料制造商在内的诸多供应商已将注意力转向电动垂直起降 (eVTOL) 飞机，该飞机旨在点燃先进的空中机动 (AAM) 市场，有时也称为城市空中交通（UAM）。

一些人估计该市场可能会有超过 1 万亿美元的长期需求推动，自 2011年以来，投资者和企业已向 AAM 生态系统注入了超过 70 亿美元。这些资金帮助加速了 eVTOL 示范机和认证进展，从而证明了供应商持续关注的合理性。

但是，AAM 最终状态的全面实现取决于一系列技术、监管和文化因素的落实。这包括城市运营所面对的困难，例如高密度空中交通管理和规模化的垂直机场基础设施。一些依赖于从垂直飞行到水平飞行的具有挑战性的过渡的 eVTOL 设计也可能面临无法预见的市场壁垒。

随着时间的推移，行业无疑已经做好了应对这些挑战的准备。但在此背景下，供应商应将重点扩大到新区域航空机会——包括客运和货运——这些机会由电力推进等有意义的AAM 因素推动，但不受可能延迟AAM全部潜力的最困难因素的限制。

区域航空旅行

区域航空旅行非常适合从 AAM 所需的许多构建模块中受益。它在连接偏远市场与乘客和货物以及扩大干线客流方面发挥着关键的社会经济作用。然而，燃油价格上涨使得区域运营对于运力有限的小型飞机越来越无利可图，迫使航空公司转向更大的飞机或只是取消服务。

例如，在 2005 年至 2018年间，由 50 个座位以下的商用飞机在北美飞行的独特航线数量下降了 40%。

联合航空公司首席执行官斯科特柯比在 2021 年 7 月表示，“我们正在努力解决如何为小城市服务；我们觉得有义务让社区保持联系，但经济上最终行不通……随着 50 座的经济发生如此巨大的变化，答案是什么令人质疑。而且我们还没有答案。”

此外，正如航空公司质疑其区域网络的可行性一样，它们也在重新评估其环境足迹。2021 年 10 月，全球航空业承诺到 2050 年实现净零排放。实际的实施工作会有所不同，但到目前为止，包括阿拉斯加航空、易捷航空和新西兰航空在内的 20 家运营商已迈出了第一步，承诺在 2030 年后将其短程机队的30%用于下一代飞机。其他航空公司，如美国联合航空公司和货运航空公司 DHL，已向区域性eAircraft公司下了订单。随着5,000 架支线飞机将在2035年之前退役，出现了大量积极的需求信号。

为了充分发挥电力推进的优势，重量轻、高性能的复合材料将至关重要。例如，Newcomer Eviation（以色列）及其全电动九座 Alice 通勤飞机准备在 2022 年第一季度进行首飞，其结构中95%为复合材料制成。预计其他公司将遵循这一设计路线，以帮助抵消电池系统的重量并提高空气动力学效率。

在这种充满希望的前景中，大型和小型支线飞机的不同发展路径将值得密切关注。

大型区域飞机市场动态（70+座位）

燃油成本日益挑战大型区域飞机；结果导致只有两家制造商生产了五架区域飞机，低于 20 年前8家原始设备制造商生产的 13 种机型。

面对销售困境，巴西航空工业公司（巴西圣保罗）即剩下的两家老牌企业之一，正在考虑推出一种现代涡轮螺旋桨飞机，预计将比现有飞机降低 20% 的运营成本。一旦氢推进技术成熟，它也可能最终提供无排放运行。

其他老牌企业，例如 ATR（法国巴黎）、De Havilland（英国哈特菲尔德）和 MHIRJ，也开始探索新的选择，尽管他们在研究排放和成本中权衡。正在考虑的是混合动力电池、氢燃料电池、直接氢燃烧，甚至双燃料煤油/氢燃烧。

小型区域飞机动力（<50 个座位）

如果新的推进系统能够实现其承诺的性能改进，那么对于少于 50 个座位的飞机来说，将会有一个令人兴奋的新需求机会。

2016 年 NASA 的一项研究得出结论，随着运营成本的下降，48 个座位成为区域运营的理想容量——不仅可以优化盈利能力，而且通过开辟更多目的地和旅行频率。

除了这个经济机会之外，小型飞机还提供战略利益，作为在扩展到高端应用之前培育新技术的一种方式。

迄今为止，推进改造方法很常见——氢（例如Universal Hydrogen（美国）、ZeroAvia（美国）和电动（Wright Electric（洛杉矶））——而其他计划仍在进行中。例如，德哈维兰正在考虑混合动力和氢系统，而德意志飞机公司（德国奥伯法芬霍芬）正在评估可持续航空燃料（SAF）和氢系统。

少于 20 个座位的飞机，现在越来越多地被称为“区域空中交通”或“次区域”格局，也正在获得发展势头。

2016 年 NASA 的同一项研究得出结论，如果飞机运营成本降低超过 40%，则可以在 20 座以下的飞机上为更多目的地对提供有利可图的服务。

许多先行者概念都基于传统的飞机设计，以实现更容易的认证（例如，Eviation、Heart Aerospace（瑞典））。其他更新颖的概念包括短距起飞和着陆 (STOL) 飞机（例如Airflow（美国）、Electra（美国））甚至“海上滑翔机”（例如Regent（波士顿））。 eVTOL 公司开始看到规模化城市运营的挑战，也在探索区域客运和货运任务。

作为对这些初创公司雄心壮志的验证，现有原始设备制造商也在研究新概念，包括巴西航空工业公司、Tecnam（意大利）、Cessna（美国）和 Britten-Norman（英国）。

所有参与竞争的飞机仍有许多工作要做，以证明这些纸质图纸将满足该领域的成本和性能目标，但活动的热潮是一个有希望的迹象。

主要启示

尽管仍然存在许多技术障碍，但在新型复合材料设计和制造的支持下，新推进技术的成功实施有可能振兴区域航线网络，并使供应商获得长期高端市场的机会。

虽然前景看好，但不断恶化的飞行员劳动力短缺将是企业家应对的一个关键问题。除了必要的推进和复合机身创新之外，能够使更多任务自动化并安全改进单人驾驶（或最终远程驾驶）商业运营的新驾驶舱技术，可能会对区域航空和 AAM 变得越来越重要。

随着飞机原始设备制造商在这些经济、运营和环境问题之间穿梭时，供应商必须开始评估他们如何才能在基础复合材料和制造能力上进行明智的投资，从而在飞机架构中获得成功。

本文由中国复合材料工业协会收集自网络，文章不用于商业目的，仅供行业人士交流。