城市空中交通发展中的美欧竞争

王翔宇

2020年，美国联邦航空局（FAA）定义“城市空运”（UAM）为一种“运行于城镇内部低空的自动化、高效、安全的客/货运输体系”，美国国家航空航天局（NASA）在此基础上提出“先进空运”（AAM）概念，进一步涵盖城乡/城际间的客/货运输，强调应用前瞻性的飞行器构型和技术、兼顾大众服务和个性化需求、具备绿色低碳特点，因而更加符合人们对现代城市空中交通的期望。 用于AAM场景的飞行器包括但不限于eVTOL飞行器。为广泛、准确研究市场现状，本文将AAM飞机按特征能力分为垂直起降（VTOL）和短距/常规垂直起降（S/ CTOL）两类飞机，其中VTOL飞机再分为多旋翼、复合（即升力+巡航）、混合（部分采用倾转旋翼、部分采用固定旋翼）和倾转旋翼4种构型。飞行器产品只是实现AAM的一块拼图，除此之外，AAM体系的建设和产业生态的形成也是至关重要的环节。如今，世界各主要国家都在积极推动AAM发展。其中，美国和欧洲探索起步早、相关技术积累丰厚，已处在激烈竞争又密切合作的进程中。观察和研究美欧当前在AAM领域的竞争态势，分析其呈现出的竞争优势差异，可能对我们认识和理解AAM行业发展、探索和建设我国AAM有所帮助。

飞行器产品的研发和商业化

据罗兰贝格、SMG公司和垂直飞行协会统计，截至2022年10月，世界范围内AAM飞机研制企业已超700个，其中位于头部位置的企业大多来自美欧。 大约从2009年起至2015年，第一批以美国乔比（Joby Aviation）、小鹰（Kitty Hawk），以及德国沃珑（Volocopter）、百合（Lilium）为代表的企业，率先开始早期的eVTOL飞机产品探索。 美国的乔比、小鹰，以及德国的百合公司分别推出采用倾转旋翼构型的S4、Heaviside以及Jet型eVTOL飞机。乔比和百合均瞄准5～6座级客运AAM市场，强调高气动性能和较长航程，目前已进入适航取证阶段，就2025年商业化运营目标展开激烈竞争。小鹰公司则在2022年9月宣布停止Heaviside项目，未能实现商业化。

沃珑公司在初期避开竞争，开辟城市内部短距离客运应用场景，推出VoloCity型2座级客运多旋翼eVTOL飞机，成为当前最为成熟的客运多旋翼飞机，计划在2024年实现商业化运营。2015年创立于以色列、2020年总部移至美国的eS/CTOL飞机研制企业翼威（Eviation）则推出9座级全电动商务机Alice，并设计了针对AAM场景的客运和货运改型，已于2022年9月首飞成功。

2015―2020年，AAM飞机研制企业开始大量涌现，许多企业在不断摸索和调整飞机设计的思路，以找准应用场景、提升竞争力。其中最典型的是小鹰和维斯克（Wisk.Aero）公司。2017―2019年，小鹰合并Zee Aero公司，吸收波音公司资源，拆分出维斯克公司并长期资助支持。维斯克公司经过4代差异巨大的产品设计后，于2019年推出第5代Cora型2座级复合构型客运eVTOL飞行器，2022年10月推出第6代4座级混合构型客运eVTOL飞行器（G6）。

美国企业维斯克的G6、弓手（Archer）公司的Midnight以及英国垂直航宇公司（Vertical Aerospace）的VX4同属于混合构型客运eVTOL飞机。美国贝塔技术公司（Beta Tech.）的Alia（客运型）、德国沃珑公司的VoloRegion以及法国优飞公司（Ascendance Flight Tech.）的F-ATEA同属于复合构型客运eVTOL飞行器，这些企业正瞄准2025―2027年商业化运营目标开展激烈的竞赛。

目前，各主要类型的AAM飞机均已在美欧出现世界范围头部企业，从这些企业官方公布的产品首飞时间、预计商业化运营时间中，可以发现，美欧企业在经历了十几年的技术探索后，近年來竞争节奏愈发激烈。主要企业实现或计划首飞、预期的商业化进度都有加快趋势。

美国企业的竞争优势

尽管美欧企业都大量占据世界AAM飞机研制企业的头部位置，但分析企业的发展历程和产品技术路径，仍能发现，美国企业在以下两方面具有显著优势。

第一是市场运作活跃，聚拢了全球资源。美国AAM飞机研制企业不仅数量超过欧洲，而且近年来频繁通过市场运作，广泛从欧洲、以色列、韩国等国家和地区引入和聚拢人才、资金、技术等资源，为美国AAM产业生态的形成提供丰富的企业资源。

美国德事隆（Textron）集团于2022年4月收购原斯洛文尼亚老牌轻型运动飞机制造商蝙蝠（Pipistrel）飞机公司，获得并继续推进后者的Nuuva型货运eVTOL飞机项目，还于2021年3月创建电航（eAviation）子公司，推出Nexus型6座级客运eVTOL飞机。2015年成立于以色列的翼威（Eviation）公司，于2020年总部迁至美国。2019年，由空客的原“瓦哈娜”（Vahana）飞机研发团队5名员工创立的美国气流（Airflow）公司，总部设在美国加州，于2022年6月被美国伊莱卡（Electra）公司收购。

欧沃爱（O ve ra i r）公司创始人卡雷姆（Karem）原是以色列空军首席工程师，于2020年创立欧沃爱公司，推出Butterfly型6座级倾转旋翼构型客运eVTOL飞机，2022年6月获得韩国韩华集团1.45亿美元投资。斯帕诺（Supernal）公司是韩国现代汽车集团于2021年拆分业务而创建的AAM飞机企业，总部设在美国华盛顿州，推出S-A1型6座级混合构型客运eVTOL飞机。

第二是引导技术转化，产品品类全面。美国国防部、美国空军以及NASA等已在长达数十年时间里开展多个项目，针对电推进系统、VTOL飞行器等领域识别出一批先进技术并发展至世界领先水平，以此为基础，在近年来引导和孵化了一批AAM飞机研制企业，并大力推动其飞行器产品发展。

伊莱卡公司2021年参与美国空军“敏捷至上”项目，2022年8月获得第三阶段小型企业研究创新（SBIR）合同；2022年夏季参与NASA国家竞赛，2021年7月获得小企业技术转化基金（STTR）合同。伊莱卡公司在上述在两份合同里均主要研发吹气增升（blown lift）技术，并最终应用在其推出的9座级eSTOL飞行器中，显著提升了飞行器的低速气动性能。

欧沃爱公司继承了卡雷姆飞机公司的最优转速倾转旋翼（OSTR）技术。该技术由卡里姆飞机公司2004年参与美国陆军“联合重型垂直起降飞行器”（JHL）项目时提出并研究，后又通过美国国防部“未来垂直升力”（FVL）等项目不断发展，最终发展出大型旋翼产品TR-36，同时应用于欧沃爱公司的Butterfly型eVTOL飞机。

大量技术的积累使得美企出现大量创新型AAM飞行器品类，在很短时间内几乎覆盖AAM所有应用场景。瑞珍特（Regent Craft）公司推出Viceroy型混合电动水上飞机，瞄准AAM城际间跨海运输及短程支线运输任务。琼特（Jaunt）公司推出了总体构型非常类似传统直升机的复合构型eVTOL飞行器。此两型飞机在同类产品中均在商业化进度上取得领先优势。

欧洲也有类似的技术引导转化项目。以英国为例，英国研究创新署（UKRI）设立工业战略挑战基金（ISCF），发起“未来飞行挑战”（FFC）项目，至今已持续开展近4年、资助40多个项目，加快了航空交通体系的技术创新和转化。英国国防部装备与保障局（DE&S）于2022年4月联合英国皇家海军发起“重型空运挑战”（HLC）项目，推动无人机货运的装备发展和运用场景研究，加快军方对相关产品和方案的采购。

马洛伊（Malloy）和逐风者（Windracers）兩家公司分别以T-600和Ultra型货运无人机从中脱颖而出并得到持续资助。英国政府、罗罗、电机制造商YASA公司以及电池制造商Electroflight共同发起电动飞行加速计划（ACCEL），加速引导电推进系统技术创新，致力于打造单次充电可满足伦敦―巴黎通勤的AAM飞行器电池系统。

总体来看，在政府和军方主导下开展的AAM飞机相关技术转化方面，美国相比于欧洲具有更大的规模、更强的力度，引导和发展出的飞行器产品品类覆盖更全面。

美国重视体系建设和政策引导

AAM的实现不仅需要设计、制造与使用新型飞行器，还依赖于基础建设、机队管理、运营模式、适航管理、政策引导等众多领域的创新与突破，是非常复杂的体系问题。美欧近年来都在AAM体系研究方面开展了大量以国家为主导的项目，引导优秀企业广泛参与，为AAM体系建设打下了扎实的基础。

美国更注重引领体系建设和政策引导。NASA下设5个任务理事会，其中航空科研任务理事会（ARMD）承担了NASA在AAM体系建设方面的主要探索研究任务。当前ARMD设立4大任务包，正开展约17个项目，其中约6个项目与AAM体系建设直接相关，围绕AAM体系建设与运行中可能遇到的问题开展全面研究。

其中航空系统整合（ISAP）项目包下的AAM项目围绕AAM体系运行管理，又分为3个子项目，分别是自动驾驶飞行与紧急情况管理（AFCM）、高密度垂起平台（HDV）以及AAM国家竞赛。

在AAMNC项目中，NASA提供具有研究价值的仿真环境，号召不同领域企业联合在其中提出并验证AAM解决方案，模拟AAM体系运行，并进行企业间的数据交换分享。当前已有超过40家企业通过与NASA签署合同参与到AAMNC项目中，其中以美国企业为主，乔比、维斯克、伊莱卡、贝尔（德事隆）等AAM飞机研制企业均在其中。

除NASA外，美国各主要相关企业也基本都已开展AAM体系研究，例如波音和维斯克公司于2022年9月联合发布《无人UAM运行概念》。维斯克公司于2022年7月单独发布《智慧AAM——通过数据驱动的建模仿真部署负责人的AAM》白皮书。相比于欧洲，美国在AAM体系运营方面开展了更多仿真研究，在飞机自主飞行、机队管理、航迹控制与优化等方面发布了更多成果。

在政策引导方面，美国相比于欧洲表现出了更强的国家领导力度。2022年10月，拜登总统签署《AAM协调与领导》法案并于近期在众议院通过。法案强调美国要在AAM行业占据世界领导地位，同时要求美国交通部建立和协调跨机构运行的AAM工作组、规划和部署AAM体系建设的各种相关工作。

除该法案外，2022年5月，美国政府问责局（GAO）还发布了面向美国国会的报告《变革性航空业——AAM重大问题》，系统梳理了美国当前AAM行业的各主要企业发展情况、角色和面临问题，同时还指出了当前FAA适航管理系统存在的不足。就在同月，FAA改变了对eVTOL飞行器的认证路径，将原本采用的针对小型飞机的23部文件替换为针对有动力升力飞行器的21.17（b）条款文件。美国政府层面针对AAM行业发展不断做出统一、协调、积极的政策探索，将会使得美国在新兴的AAM产业中占据主动权。

欧洲注重试运行、民意沟通和适航创新

相比于美国在仿真、政策方面的优势，欧洲表现得更注重实践、民意和适航规范。近年来，欧洲在多个重要城市落地实施了大量AAM试点运营活动。2021年7月，沃珑与物流公司DB Schenker签署合作协议，共同研究Volodrone物流无人机的运行场景和运营模式。仅约1年后，2021年9月，沃珑在德国汉堡市世界ITS展览上进行了运行场景演示，在大量市民的围观下，直接演示了无人机装卸货物、载货飞行等过程。

2022年4―5月，英国考文垂市政府联合UAP公司、斯帕诺公司，在考文垂市举办世界首个eVTOL飞行器空港试运营体验活动“Air One”，活动直接在城市内搭建了UAP公司的垂直起降機场，并停放一架斯帕诺S-A1型eVTOL飞行器。活动公开售票，累计数千名市民目睹了该飞机在起降设施附近的运行演示。活动结束后，该垂直起降机场被继续保留，或将成为未来英国AAM体系的首个实用化的空中出租车站点。

法国政府机构CPR携手机场运营商ADP和城市交通运营商RATP，在巴黎政府的支持下开展巴黎城市空运项目，计划在2024年巴黎奥运会开幕之际实现城市空运商业试运营，并于2021年面向世界征询运营方案建议。2022年初，活动策划方已在来自25个国家的150个方案中选出30个，开始进一步细化和落实方案。2022年11月，CPR运营的蓬图瓦兹机场（POX）启用欧洲首个AAM垂直起降航站楼，开始在机场内进行以沃珑Volocity为主要机型的飞机运行测试。此次测试选用真实机场，可对飞机―地面车辆整合管理调度、飞机在机场的地面移动和充电、乘客登机前安检和人流管理等一系列问题进行最直接、准确的研究和演示验证，极大地保证2024年巴黎奥运会期间法国AAM试点航线的运行。

美国虽然也形成了洛杉矶城市出行实验室（UML）、长滩经济组织（LBEP）等地方性政企联合组织，宣布推动AAM体系在当地的建设，但相比于欧洲，其开展的体系试运营活动较为滞后、力度较小、与城市实际设施的结合程度也显著不足。例如，UML在洛杉矶市华纳中心打造了一片先进交通技术试运营区域，但实际运行以智能机器人、物流无人车为主，eVTOL飞机则仍停留于政策讨论中。

此外，欧洲格外重视民众对AAM的认知和接纳程度，以EASA为代表，包括欧洲各国政府在内的组织机构，持续不断发布高质量、通俗易懂的AAM文字和音视频资料，同时多次大规模发放调查问卷，了解民众对AAM发展的担忧及理由、针对性地制定战略文件和发展路线图，引导欧洲各AAM企业打造民众满意、信任和期待的AAM体系。

英国民航局（CAA）设立创新港（IH），发起“未来AAM管理沙盒”项目，该项目联合AAM飞机研制企业垂直、沃珑、EVE公司，希思罗机场和伦敦机场、英国交通部等，于2021年至2022年密集发布大量研究报告，如《城市空中交通空域整合关键因素》报告等，以及科普文件，如《让我们飞翔穿过城市——为何选择城市空中交通》。这些文件详细论证了在现有城市交通系统基础上融合加入AAM系统的可行性和措施，并向民众深入浅出地进行科普，为英国建设AAM进行先期探索，打下社会民意基础。法国、德国、意大利等国家的民航局也均在近1～2年内发布各国AAM实施路线图。

在适航政策方面，EASA不仅积极向前探索，而且内容翔实、具有针对性。EASA于2019年7月发布《垂直起降飞行器特殊条款适航条例》（SCVTOL），是世界首份垂直起降飞行器适航条例，至今仍是世界各国民航局（包括美国FAA在内）的重要参考对象；2022年3月发布《垂直起降飞行器机场技术设计规范》，是世界首份垂直起降飞行器机场设计指南，规范了垂直起降机场上方漏斗形“无障碍空间”的概念及其尺寸、形状等，为欧美各eVTOL飞行器研制和运营企业丰富了参考标准和适航依据。

美欧的差异化竞争

随着AAM的快速发展，美欧已在实现AAM的道路上展开了紧张激烈的竞争，并呈现出了差异。

在AAM飞行器产品研发和商业化方面：虽然美欧各主要国家都已经历长期技术探索和攻关，涌现出大量世界头部企业，但美国企业不仅在企业数量、飞机品类丰富程度方面占据竞争优势，而且通过活跃的市场运作，从世界范围内吸收企业、人才和技术资源；美国军方主导的项目产生了大量垂直起降飞机设计的相关技术，正加快向民用AAM市场转化，催生出伊莱卡、欧沃爱等一批具备技术优势的头部AAM飞机企业。

在AAM体系建设和政策创新方面：美欧具备不同的竞争优势。美国在AAM体系的仿真运行和国家政策引导方面占据优势，NASA开展大量AAM体系研究和仿真项目极大推动了eVTOL飞行器的无人驾驶、交通管理、空域融合等技术研究；同时，美国政府积极发布系列政府报告，甚至通过国会法案指导美国AAM行业发展，具有强烈的占据世界AAM领导地位的意愿。欧洲则更擅长将AAM体系直接放入真实城市中进行试点运行，已在英国考文垂、法国巴黎等多地开展eVTOL飞机的实际演示运行；同时，以英国为代表的欧洲主要国家高度注重民众对AAM的接纳程度和质疑，进行大量高质量科普教育活动，配合EASA在AAM适航政策方面的领先创新，致力于打造民众信任和认可的AAM体系。