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    飞行汽车的那些坑,资本都清楚

    2021-11-03 14:18:30

    那资本为什么看好小鹏造飞行汽车?

    全文6566字,阅读约需12分钟

    文|陈俊一

    编辑|顾彦

    题图|小鹏官网

    最近的小鹏,可谓好消息不断。

    11月1日小鹏汽车公布10月份销售数据,共交付10138台,同比大增233%,位居新势力第一。这也是继9月份之后,小鹏汽车连续第二个月销量破万台。

    前几日,小鹏汽车生态企业、专注于飞行汽车领域的小鹏汇天也宣布完成超5亿美元A轮融资,投前估值超10亿美元。此轮融资由IDG资本、五源资本及小鹏汽车领投,红杉中国、钟鼎资本、GGV纪源资本、高瓴创投以及云锋基金等知名机构跟投,集齐了众多第一梯队投资机构。据悉,这也是迄今为止亚洲低空载人飞行器领域企业获得的最大单笔融资。

    公布完融资消息后不久,小鹏汇天又宣布正式聘请原直升机旋翼动力学国防科技重点实验室副总师李明为整机设计中心垂直起降总工程师,而李明曾参与直10、直11、直18等直升机型号的研发。

    从地下的地铁,到地面交通,再到低空飞行,城市内部的交通方式正在进一步立体化。今年2月印发的《国家综合立体交通网规划纲要》就提出,在规划期为2021至2035年的15年中,要发展通用航空,发展城市直升机运输服务,构建城市群内部快速空中交通网络。

    飞行汽车作为一种接近直升机的飞行器,具有垂直起降、悬停飞行等特征,且相比于直升机对起落条件要求没有那么严格,甚至最小只需一个停车位大小的地面,还能飞行陆行两用。但飞行汽车距离真正的商用,到底还有多远?

    飞行汽车的前世今生

    诸多飞行汽车公司在阐述产品时,往往都会以城市交通拥堵作为出发点。100多年前飞行汽车的最初发明者,也同样有缓解交通拥堵的考虑。

    1917年,美国发明家格伦·寇蒂斯(Glenn Curtiss)在纽约举办的全美航空展览会上,首次展示了被命名为“Autoplane”(飞行汽车)的新型交通工具,寇蒂斯因此也被称为“飞行汽车之父”。这架飞行汽车装有三只翼展达12.2米的机翼,使用汽车发动机驱动车尾的四叶片螺旋推进器,但只能实现短距离的飞行式跳跃。

    1946年,罗伯特·富尔顿(Robert Folton)发明了“Airphibian”,主张“飞机可以在道路上跑”而不是“汽车在天上飞”。Airphibian具有可拆卸的机翼与尾翼,拥有150匹马力的6缸引擎,能够以120英里每小时的速度飞行,同时还能以50英里每小时的速度在路面行驶。

    此后还有更多发明家尝试制造飞行汽车,但不管是能跑的飞机还是能飞的汽车,飞行汽车本质上都还是一架微型的固定翼飞机,

    固定翼飞机的发明,离不开对各种飞行动物的仿生学设计。从机翼的形状、翼尖小翅到机翼上的抗震颤装置等,都是在对飞行动物完美进化出的翅膀中某些特点的模仿之上,再叠加伯努利方程等空气动力学领域的科学知识,精确计算速度、仰角、翼型等参数,从而实现飞行。

    可飞行动物中,谁的飞行是最完美的?

    美国布朗恩大学的科学家发现,蝙蝠的飞行是最完美的。因为相比于鸟类和昆虫,蝙蝠消耗的能量与两翼产生的升力之比最有效率,飞行过程中翼的活动控制更为自如,身体旋转180度所需距离也只有其翼展长度的一半。

    但蝙蝠也有缺点,蝙蝠无法悬停。悬停是飞行动物中较为罕见的技能,鸟类中仅有少数可以实现短暂悬停,能够较长时间悬停甚至还能倒飞的鸟类只有一种——蜂鸟(苍蝇等动物也可以实现悬停)。

    如果按照布朗恩大学科学家对“完美飞行”的定义,悬停这种飞行一定是不完美的,因为悬停需要付出极大的能量才能产生维持住升力。但悬停在一些特定场景具有不可取代的意义,如高楼救援、消防等。

    正是因为悬停如此之难,所以人类在制造飞行器之时,是在制造出固定翼的滑翔机、飞机很多年之后,才发明出能够悬停的飞行器——直升飞机。

    目前主流的飞行汽车技术路线,也是从早年的只是增加固定翼,变化为可以悬停、具有垂直起降特征的eVTOL(电力驱动垂直起降飞行器)技术路线。

    普通民航客机的推力与升力之比一般为16左右,全球鹰无人机甚至可以达到38,也就是说1份推力最大可转化为38份升力,而升力超过飞行器重量就可以起飞。

    但eVTOL基本上1份推力只能产生1份升力,能量消耗特别大。也是在高倍率放电电池技术进步的当下,通过分布式电力推进系统(DEP),用多个电机和飞控组成的动力系统替代燃油式、重量大、结构复杂的发动机,eVTOL才成为飞行汽车技术路线的新宠。

    由于飞行汽车的设计既需要航空领域的空气动力学设计基础,也需要动力电池、电机等新能源车的基本部件,所以飞行汽车的参与者不仅有车企还有飞机制造企业,甚至还有汽车租赁企业、科技巨头等。

    2017年,Uber就聘请美国宇航局资深技术专家帮助其研究飞行汽车。分别于2017年、2018年亮相日内瓦车展的Pop.Up 、Pop.Up Next飞行汽车,则是奥迪、空中客车和意大利设计公司(Italdesign)合作研发。近两年,还有美国的Joby Aviation、德国的Volocopter、日本的SkyDrive等一批创业公司涌现。

    国内也有亿航等无人机厂商,时的科技、峰飞科技等创新企业,小鹏、吉利等车企的旗下公司等,关注空中出行或正在研发eVTOL载人飞行器。

    8月以来,Joby、Lilium、Archer等国外eVTOL企业陆续登陆美股。国内企业仅仅在9月,就发生了一系列飞行汽车项目的投融资消息及进展:

    顺为资本领投的沃兰特完成数千万元天使轮融资,其1:3缩比验证机“TINY小胖子”完成首次试飞;

    吉利旗下沃飞长空与德国Volocopter宣布在成都成立合资公司沃珑空泰,并下单订购了150架德国Volocopter飞行汽车;

    时的科技连续拿下蓝驰创投种子轮和德迅投资种子+轮合计千万美元投资;

    峰飞科技A轮融资1亿美元,其V400“信天翁”货运eVTOL项目正在申请适航审定;

    亿航在第十三届珠海航展前夕展示了旗下首款双座载人级飞行器VT-30……

    太过乐观的预测

    选择布局飞行汽车的企业,普遍对这种交通工具的安全性、应用场景、落地可能等方面持有乐观预期。

    在安全性上,Uber在2016年发布的《城市空中交通白皮书》认为,飞行汽车将比传统汽车更安全,因为通用飞机每乘客公里死亡人数即致死率是私人驾驶车辆的2倍,而飞行汽车通过分布式推进和辅助智能驾驶,可将该比率至少降至通用飞机的 1/4,即飞行汽车的安全性可提高至私人驾驶车辆的2倍。

    在商业运营上,亿航发布的《城市空中交通系统白皮书》认为城市空中交通系统更接近于公交系统,而非出租车系统,所有自动驾驶飞行器均由指挥调度系统集中监管,按照点对点固定航线有序运行。集中化管理、点对点固定航线下,将来自动驾驶飞行器直线航程的费用,可以比纽约同等路程的出租车更便宜,同时运营商也可以实现盈利。

    小鹏汇天的飞行汽车项目,同样对未来有着乐观的预期,甚至还认为客户不止B端,还可以包括C端客户。

    但从目前各企业已发布或规划中的飞行汽车参数来看,上述预期或许还太过乐观。

    以小鹏汇天的飞行汽车为例。

    在安全性上,其规划中将于2024年量产的第六代飞行器旅航者X3宣称将会配置的三冗余飞控系统、双冗余动力系统(电池电机电控)、多个分布式降落伞、雷击防护等,理论上确实提高了安全冗余。

    但其预设的飞行高度不过几十米,而降落伞打开是需要足够高度的,可能降落伞刚打开,飞行汽车就已经坠落地面。

    在经济性上,推力升力比过小这一先天特点,就决定了飞行汽车里程单价可低于出租车的预测不可能实现。

    A级轿车在平稳行驶时,百公里平均仅需要消耗十几千瓦时的电力,或者不到10升汽油即可。而推力升力比过小的eVTOL,大部分能量都要消耗在维持升力上,仅仅是能源支出,就意味着飞行汽车的出行成本不可能低于出租车。

    再以小鹏汇天最新发布的旅航者X2为例分析参数,空机重量560千克,最大起飞重量760千克,最大飞行速度130千米/时,续航时间35分钟——那么最大续航仅有75.83公里,实际运行大概还达不到这个理论续航水平。

    旅航者X2没有公布其电池容量,但电池一定是飞行汽车中最重的部件,且一定要采用安全许可下质量能量密度最高的方案。假如电池占据一半重量(新能源车电池一般占据整车30%左右重量,考虑飞行汽车其他方面的极限减重,电池应当可以达到50%左右重量占比),以200Wh/kg的电池组质量能量密度计算,则其电池容量为56千瓦时,百公里电耗高达73.8千瓦时。

    也就是说,可载2人的飞行汽车,百公里平均电耗是一辆可载5人A级电动汽车(15千瓦时)的近5倍。

    据发布会信息,小鹏汇天第六代飞行器旅航者X3,将从旅航者X2的4轴8桨变为双旋翼,只能飞行变为飞行陆行皆可,且陆行续航里程大于700公里,飞行续航里程大于50公里。这一数据更是体现出,飞行汽车和自己比,其飞行与陆行的能耗差异也在10倍以上。

    当然,这并不代表商业化就没有可能,价格并不是影响飞行汽车商业化应用的唯一因素。如果一架飞行汽车每公里价格只是出租车的四五倍,对于高端客群来说其实是完全可以接受的。

    成本、安全之外,阻碍飞行汽车未来发展的更大可能,还是低空飞行的政策与市场接受度。

    7月17日,据国家民航局消息,湖南成为我国首个全域低空飞行试点省份。湖南将在3000米以下低空空域进行航空器监视通信覆盖、低空空域监管、低空空域运行管理等方面积累经验,为全国低空开放提供理论依据。

    飞行汽车的技术特点注定其只适合短距离客货运输,因此湖南全省范围开放的低空空域并不全是其目标场域,一二线城市的市区内才是飞行汽车规划的重点应用场景。

    但中国的城市管理者对于城市安全有着更高的要求,少数实验性质的飞行汽车或许可以在特定场地飞行,但在更多车水马龙、灯红酒绿之处,城市管理者与市民未必能接受头上飞着一架架飞行汽车。

    第二个“P7”之梦,第六代恐难完成

    据统计,全球的飞行汽车企业超过了150家,中国也有很多车企、无人机企业参与其中。但热闹很多,落地很少。2017年11月13日吉利就宣布收购美国Terrafugia(太力)飞行汽车公司,虽然有概念化产品,但至今也没有看成功的商业应用。

    问题来了,为什么那么多头部投资机构更看好小鹏去造飞行汽车?

    今年1月,何小鹏曾在朋友圈中提到:“(飞行汽车)从(赵)德力最初构想到现在已经经历了7年的持续进化,总有一天飞行汽车的‘P7’会诞生,我们也能更自由地在城市低空穿梭出行。”

    小鹏汽车能在第二代量产车就造出令人惊艳的小鹏P7,让中国电动轿车赛道终于出现能够与特斯拉轿车相匹敌的车型,这是小鹏P7的行业意义。那么其第六代飞行汽车,能不能成为中国飞行汽车行业具有里程碑意义的一代作品?

    小鹏固然有被看好的理由,但其产品短期内还有等众多难关要攻克。

    首先,传统汽车底盘由制动器、悬架、转向构件、变速器等众多设备组成,轿车底盘重量可达500-800千克。第六代飞行器旅航者X3虽然会进行减重,舍弃变速器等部件,但为了兼顾路行的“汽车”功能,总有一些部件无法舍弃,这就会给飞行汽车增加不小的重量。

    要知道,现在动力电池系统能量密度只有200Wh/kg左右。有研究指出,若动力电池系统能量密度由200Wh/kg提高到500Wh/kg,可使飞行汽车增加近1/4的有效载荷,巡航里程增加近2倍。但电池的化学革命非常难,飞行汽车的动力电池已经很重了,其他任何可能增加重量的做法,都将大大降低飞行时的体验。

    第二,尽管飞行汽车宣称可以在行驶过程中随时变换外形进行起飞,但毕竟飞行是一个需要申请空管的动作,而非一堵车就能够从马路上飞起来。小鹏汇天的第六代飞行汽车起飞前,需要将两个可折叠旋翼伸出来,车宽就会超过12米,不可能在行驶道路环境下进行起降。这样看来,飞行汽车的路行功能可以说毫无必要。

    第三,飞行汽车具有固定翼式、直升机式、旋翼机式、涵道式等多种技术路线,其中旋翼和涵道风扇是航空领域实现垂直起降的两种基本推进方式,现有飞行汽车(eVTOL)基本都是采用多旋翼或多涵道风扇的分布式推进方案。

    不管是涵道风扇还是旋翼,一般来说总是“多”比“双”安全冗余更好。但计划2024年量产的旅航者X3,却从旅航者X2的4轴8桨减少到双旋翼,尽管仍有多项安全冗余,但背离分布式推进设计的这种做法,却更可能是一种退步。

    由于涵道风扇的涵道体能产生额外推力,且可削弱叶尖的损失,先进涵道风扇设计的比推力指标显著高于旋翼,仅需旋翼70%左右直径即可产生同样推力,且噪声会小于旋翼。对于需要更多推力的飞行汽车来说,涵道风扇也许会是比旋翼更适合的一种技术路线?

    问题又来了,面对轻量化、电池能量密度、航空电动化等短期内难以实现的难题,以及飞行汽车面临的更多政策、监管、市场阻碍,头部投资机构为什么仍要投?就不怕5亿美元打了水漂了吗?

    或许可以参考一个同类飞行汽车公司的案例。

    8月,提供空中出租车服务的初创公司Joby Aviation宣布,已通过SPAC方式在纽交所完成上市,股票代码为:“JOBY”和“JOBY WS”。

    据介绍,Joby Aviation开发的eVTOL,续航150英里(约241公里),除1名飞行员外,该飞机每次可载客4人,最大速度每小时200英里(约322公里)。和小鹏汇天一样,计划在2024年实现量产并投入使用。与其他eVTOL飞机制造商不同,Joby Aviation将同时成为eVTOL的制造商和运营商。

    截至美东时间11月2日收盘,Joby Aviation的市值已经接近60亿美元。

    据天眼查信息,小鹏汇天注册资本为1000万人民币,何小鹏个人持股60.1%,赵德力广东小鹏汽车产业控股有限公司持股19.9%,赵德力个人持股15%。

    各投资机构的具体投资额没有批露,但IDG资本、五源资本及小鹏汽车作为领投方估计占总融资额的至少一半(2.5亿美元)。投资人投后的股权占比没有公开,但原股东股权肯定会相应稀释。根据公开信息,投前估值超10亿美元,投后估值若按照15亿(10亿原始估值+5亿投资额)美元计算,则几大投资机构股权总占比可能在33%左右。

    若小鹏汇天几年后上市的市值,能够达到当前Joby Aviation的一半左右即30亿美元,那么超5亿美元的A轮投资方大概率就不会亏。这只是根据公开信息粗略估算,相信投资机构内部将有更精打细算的账本。

    写在最后

    资本的玩法与制造业有所不同。

    当吉利、小鹏等车企想“上天”之时,长城汽车董事长魏建军在内部会议上表态:“长城专注造好汽车,不造手机,也不上天。”

    但IDG资本合伙人崔广福表示:“我们相信飞行汽车将会是一个万亿规模的大市场,且随着电池技术、自动驾驶技术和材料科学领域的高速发展,人类有机会在飞行汽车上通过组合式创新来突破工程壁垒。”

    五源资本创始合伙人刘芹也认为:“小鹏汽车上市以后,我和何小鹏讨论公司下一步长期发展策略时,讨论到中国科技公司发展战略的内部驱动力……要敢于寻找有巨大社会价值的商业问题,并大胆投入研发,做有世界级竞争力的创新尝试。”

    资本愿意尝试飞行汽车这种全新的甚至看起来可能有些“忽悠”的项目,对未来提前探索,也是资本最大的积极意义之一。

    Paypal创始人彼得·蒂尔曾讽刺硅谷偏爱互联网:“我们想要一辆会飞的汽车,得到的却是140个字符。”但现在,终于有更多人愿意投资、研发飞行汽车了。在全世界发达国家都在研发eVTOL技术路线为主的飞行汽车时,中国企业肯定不能缺席。这不仅是一种理想主义,也有现实利益的考量。

    作为关键技术的引领者,哪怕没有短期的市场利益,但电动航空技术的研发,也会刺激动力电池、燃料电池、新型轻量化材料、空气动力学设计等多个方面的进步,并给小鹏汽车的电动车研发带来航空级别的技术储备,长期仍将给社会、给投资机构带来正收益。

    城市空中交通既然已经兴起,总要在磕磕绊绊中逐渐进步。

    对小鹏来说,做飞行汽车,成则可能成为低空载人飞行器中的“大疆”;不成,也不会损失小鹏根基,积累的技术未来仍可以续用。说不定IDG资本、五源资本、小鹏汽车三个领投方中,小鹏汽车出资最多呢。

    来源:亿欧网 陈俊一

    

    责任编辑:王木木 RF11518

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