鎖定空中通勤,「空中計程車」飛得上去嗎?

鎖定空中通勤,「空中計程車」飛得上去嗎?

2021-10-12 12:53:00

空中計程車這一年來在美國資本市場相當火熱,三家新創 Joby、Archer 和 Lilium 都以特殊目的收購 SPAC 方式上市;各國政府也熱衷參與,美國國會修法要求聯邦政府投入、台灣交通部也成立相關產業小組。空中計程車真的要起飛了嗎?

#未來交通趨勢 #城市空中交通系統 #減碳綠能 #永續化交通

鄭涵云

鄭涵云 / 採訪編輯

採訪寫作

張育寧

張育寧 / 總編輯

審訂

圖片來源 - Lilium 提供

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正在發生的事?

Covid-19 疫情推升遠距與數位轉型,「無接觸」商業模式的各種創新工具也因此快速演變,「電動垂直起降機」近期也成為市場焦點;雖然載貨無人機的商用還在掙扎、但載人的空中飛車並沒有因此打退堂鼓,在資本市場熱鬧上場。

  • 載貨無人機到今天還無法克服安全降落的「最後 2 公尺」瓶頸, Amazon 在英國的 Prime Air 團隊因此陷入縮編裁員苦戰;Google 的 Wing 則是在荒涼的澳洲小鎮洛根市,以收縮繩索裝置在七公尺高處垂降貨物,據說已經成功送貨超過 100,000 次。 (TechOrange
  • 無人機的另一個挑戰,是怎麼樣在空中規劃出「路」和相應的交通秩序,Wing 的繩索策略在澳洲成功,但在高樓大廈林立的都會區仍然難上路;Wing 目前最「積極」的拓點計畫,也侷限在每平方公里 300 人的低密度城市。(數位時代
  • 貨機還沒能安全降落,載人的空中計程車卻已經在資本市場炒得火熱,美國加州「電動垂直升降機 eVTOL 」新創 Joby Aviation 今年(2021)8 月以特殊目的收購(SPAC)方式上市, 一樣在加州的 Archer Aviation、英國的 Vertical Aerospace、德國的 Lilium Air Mobility 也都紛紛以 SPAC 方式掛牌。
  • 資本市場的熱衷,可能和各國政府把 eVTOL 視為「戰略性」產業有關;美國國會今年 (2021) 3月在參眾兩院通過法案,要求美國交通部和相關管理機構必須合作確保美國保持領先地位、英國政府在更早就成立公基金贊助研發;台灣交通部也已經成立研究小組(見下方《旭時報》採訪)。(eVTOL


哪些公司正在開發 eVTOL?

1886 年德國賓士製造第一台商用汽車,20年後,1908年福特T行車問世汽車才開始平民化普及;空中飛車 eVTOL 要幾年時間才能進入普及時代?回顧汽車業在上個世紀帶來的產業革命,航太大廠、新創公司和汽車製造商,都不敢在 eVTOL 的競爭中缺席 。TNW

  • 最受矚目的加州新創 Joby Aviation 去年才收購 Uber 旗下空中計程車部門,根據 Joby Aviation 官網宣稱,他們預計 2024 年於美國推出載客服務,再向全球全面擴張。(Joby Aviation
  • 德國的 Lilium 在今年與巴西航空公司 Azul 合作形成戰略聯盟,預計在 2025 年在巴西推出載客服務,進軍美洲市場。Lilium 在 9 月時展示最新 eVTOL 試飛影片,利用嵌入式小型風扇來達到運行時噪音降低、飛行距離更遠的效果。(Lilium
  • 傳統航空大廠波音也沒閒著,波音與新創 SparkCognition 合作,透過區塊鏈技術建立 eVTOL 的交通管理系統,彌補現在無人機航空運輸管理空缺,串連政府和 eVTOL 營運商。(COMMERCAIL UAV NEWS
  • 除了航太大廠互相競爭,飛機製造商 Volocopter 完成小型尺寸的旋翼槳無人直升機試飛,並在杜拜進行試飛;汽車製造商本田在 9 月 30 日也公佈其正致力於 2025 年的飛行測試,正式踏足 eVTOL 領域。


政府最積極的新創領域:低地制空權

eVTOL 要成為新一代交通趨勢,面臨著眾多挑戰,即使技術問題全部解決,空中交通管理規則和管理技術沒有跟上,也很難實現;不過,不同於其他產業新創,eVTOL 的成熟意味更小規模掌握低地制空權,因此各國政府態度相對積極。

  • eVTOL 的交通管理模式與現有法規完全不同,引入自主駕駛技術後,將不再適用管制員與飛行員交通管制方式,人們在空中交通的角色將從決策者、駕駛員 ... 等逐漸退為後端輔佐、監控以及系統維護者。
  • 因此,很多 eVTOL 新創的研發計劃中,都看得到政府身影;美國太空總署 NASA 就跟剛上市的 Joby Aviation 合作收集飛行器性能和聲學數據,作為美國聯邦航空管理局法規和政策的修訂依據。(NASA
  • 美國因各州政府制定規範不同,各州政府有意將一些非人口稠密的農業地區做外包實驗,只要通過 FAA(美國聯邦航空總署)的飛安與技術查核,便可由民間建設與代管空域使用以及飛航交通管理授權。(Eve Urban Air Mobility
  • 在東方社會,空域航權更受到各國政府民航局主導監控管理,因此政府態度更高程度決定亞洲國家發展 eVTOL的步調。新加坡 2018 年開始與歐洲航空安全署(EASA)合作,以歐盟的規範來建立新加坡規範,進一步發展新加坡空中交通系統。(eVTOL
  • 台灣交通部成立「無人機產業科技小組」,修訂無人機在交通領域的發展策略與路徑圖,將從以往空中攝影、邊坡檢測,不斷累積經驗與改進,可望在未來推進到物流運送、空中載客的實用化。(交通部運研所


資本市場對eVTOL過度樂觀?

政府和資本市場都緊盯 eVTOL 發展,看重eVTOL哪些商業價值?距離「空中飛車」的實現,到底還多遠?

  • 目前 eVTOL 主要應用於在時效要求高於對成本考量的緊急物資運輸需求上。與直升機相比,eVTOL 採電能驅動,比傳統燃油更安全、噪音更低、可靠性更高、成本更低且節能環保;與其他無人機相比,eVTOL 擁有更長航程的飛行能力,應用範圍較廣。(TNW
  • 相較於路面而言,航空是三維空間,與目的地點對點之間距離較近。相對的在時間效益上,未來在航線規劃上也能選擇較短距離,來節省一定程度的時間成本,可帶動整體出行需求的提升。
  • 相較於改建現有的公路, eVTOL 更可以有效輔助現今交通堵塞問題。英國新創公司 Vertical Aerospace CEO Cervenka 認為,「eVTOL 可望成為解決全球交通需求的重要樞紐。」(衛報
  • 然而,空中飛車要真的啟航載人,恐怕不如資本市場這麼樂觀;技術面大約還要10年以上才能突破,交通管制面,以現有標準,要過通航驗證,可靠度至少要達到 10 萬分之一的失事率檢測。


這是否又是資本市場一次過度樂觀的募資吹捧?本次《旭時報》專訪邀請三位於了解航太學識與產業面向的專家,包括交通部運輸研究所研究員-符玉梅、成大無人載具發展中心主任-賴維祥、經緯航太副總-謝岡,來分享對於 eVTOL 發展的可能性。

什麼是 eVTOL?

eVTOL(電動垂直起降 )是航空航天業者的最新熱項。有別於傳統直升機或需要跑來滑行的旋翼飛機,eVTOL 利用電力驅動,搭載垂直起降功能,起降時間縮短且氣動噪聲較小,讓交通出行更有效率。從能源和環保的角度來看 eVTOL 提倡使用電力驅動方式,在空中運行的碳排量可望降低至近乎零。

eVTOL

什麼是 UAM?

UAM (城市空中交通系統)是一種在城市中乘客和貨物的航空運輸系統,宗旨在於解決城市交通擁堵以及燃油動力造成的空氣污染。
結合多元化聯運系統,大致由電動飛機垂直起降(eVTOL)、遙控或有飛行員駕駛飛機在城市與城際間飛行。

深度專訪

question
無人機現今多運用於貨物運輸、地形初探與城市智慧整合上,對於未來發展空中計程車的想像與推行可行度為何呢?
符玉梅

符玉梅

交通部
運輸研究所
研究員

在相關技術發展日益精進,安全、噪音問題漸無疑慮情況下,此種新型載具確實有機會在未來數年開始提供商業服務,提供民眾多樣化的移動選項,雖然航程相較一般飛機為短,但預期未來將融入既有的交通運輸體系中,成為城市空中移動不可或缺的一環。

賴維祥

賴維祥

成大航太系教授
兼無人載具
發展中心主任

eVTOL 現在主要是營運在特定地區,像在杜拜機場有 Volocopter 飛機進行短距機場接駁,但是 Volocopter 有二十個槳,雖然相對來說安全,但是使用上十分耗能 ......

謝岡

謝岡

經緯航太
副總經理

杜拜在 2018 年就進行 eVTOL 空中計程車載人實驗,其實中東跟歐洲對於載人這件事情比美國跟日本來的快,因為美日兩國在載人方面考慮的比較多 ......

question
垂直起降 VTOL 技術大約在十年前即已研發,為什麼至今尚未普及商用化?以電能驅動的 eVTOL 是否能填滿VTOL的不足?
符玉梅

符玉梅

交通部
運輸研究所
研究員

以電池提供動力之電動垂直起降載具,基本上,電池的大小與其效率、充電時間及成本之間相互影響,增加電池能量密度會增加電池本,減少充電時間會降低電池能量密度及增加電池成本,未來電池技術更為提升,能量密度或可提升至每公斤 350 - 400 瓩小時,屆時可提供載具較足夠的續航力,載具可飛行更遠距離,載重及電池充電次數亦可望增加,將有助於電動垂直起降載具成為城市運輸的另個選項。

賴維祥

賴維祥

成大航太系教授
兼無人載具
發展中心主任

過去二十餘年前成熟的VTOL技術均為軍事用途,成本高、耗能高且運輸量低,故尚未能成為風潮。這種垂直起降飛行器,不管是直升機還是四旋翼飛行器,在近距離一定會造成很大的風場,因此建制的場域也需要成本。而 eVTOL 改良成越來越輕型化,如果可以成功解決能源問題,便可以彌補 VTOL 的不足。

謝岡

謝岡

經緯航太
副總經理

現在直升機之間不能飛得很近,因為帶有油箱,飛行場附近淨空範圍要很大、航線比較遠。eVTOL 沒有油,基本來說萬一失事不會造成周邊事物的第二次傷害損失。

它可以飛很低,點跟點之間也可以飛很近,這些都是現在燃油直升機相較限制多的地方。但是跟電動汽車一樣,電池是瓶頸,要先解決 ......

question
想請教您在未來推行城市空中交通(urban air mobility, UAM)的法規定義上,是否會以現有直昇機或是無人機的飛航管制原則為基礎發展?
符玉梅

符玉梅

交通部
運輸研究所
研究員

目前航空相關法規係規範有人駕駛航空器,近年蓬勃發展的電動垂直起降載具,業者規劃初期仍由駕駛員操控飛航,最終目標乃為無人駕駛,而由電動垂直起降載具自動駕駛,然國際間對相關之規範及規定尚在起步階段 ......

賴維祥

賴維祥

成大航太系教授
兼無人載具
發展中心主任

美國的通用航空法已經涵蓋無人機與直升機,而台灣是用專章去規範個別載具,在兩地之間的規範方式十分不同。要過通航驗證,可靠度至少要達到 10 萬分之一的失事率,而民用航空更要 100 萬分之一的失事率。一般來說航空比地面上交通來得安全,雖然陸地車禍統計數量十分可觀,但因航空失事的結果比較嚴重,所以就會被放大檢視失事問題。如果要大量去使用,不管是載人或是物流運送,後面對航空載具認證的一些管理上還需要去進另一個層次的驗證。

謝岡

謝岡

經緯航太
副總經理

比起美國傾向以通用航空規範來管理 UAM,台灣的障礙在於民航局與軍方現在管得比較緊,因為台灣西海岸機場數量非常密集,包括軍民用機場,要空域或航線是比較困難。

台灣現在飛直升機的普通航空業,是要在五天前報飛行計畫獲得核准,不過可以適用於緊急條款。未來推行無人自駕空中計程車,如果全面自動化,在飛控防駭、識別晶片、空域定位、機上自動檢核表、航管監看 … 等,會有不少法規上的障礙要突破。以業者的角度來說 ......

question
eVTOL 飛機以低空城市飛行在城市間須的基礎設施,如停機坪、維護中心、通信設施和塔台等,誰來支付和維護它?
謝岡

謝岡

經緯航太
副總經理

各國政府對風險的認知與作法不同,像在東方國家,如:台灣、新加坡、日本對於空域及航權的立場是稀有資源及公共財,需要由國家掌控。在空域與航空管理基本上由民航局主導與建設。

但是像美國,就有意願將一些非人口稠密的農業州或城市郊區做外包實驗 ......

賴維祥

賴維祥

成大航太系教授
兼無人載具
發展中心主任

在基本建設上,城市發展隨著時間遷移,像是基本的電線要地下化,無人機航路也要重新建置。這應該會跟汽車產業相仿,像是加油站就有國營跟民營。未來電力法修訂後,民營電力公司的電力工業也會慢慢崛起,像是風力、太陽能發電,皆會有私人公司進行認養。應該是一個多元化的概念,我認為政府只要把產業的管理規定建立好,其他就讓給民間產業去發揮,這會是一個比較有效率的方法。

question
在 eVTOL 的推動上,您認為除技術層面上最大的困難是?
謝岡

謝岡

經緯航太
副總經理

無人載具需要建立一套標準,標準的建立在於新科技的使用客群對於這些相對應的營運操作知識夠不夠,如果夠的話,推動就會很快。自主駕駛這種新科技的採用障礙,很多是在心理層面,以及社會層面,而非是技術層面上。

此次受訪專家

符玉梅

符玉梅

交通部
運輸研究所
研究員

賴維祥

賴維祥

成大航太系教授
兼無人載具
發展中心主任

謝岡

謝岡

經緯航太
副總經理

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