当地时间20日早(zao)，搜救人(ren)员转移莱希(xi)等罹难者(zhe)遗体。图源：IC Photo
【文/科工力量】
5月19日，伊朗总统莱希(xi)乘坐直升机失事，莱希(xi)及外长阿卜杜拉(la)希(xi)扬(yang)不幸罹难。
很多人(ren)注意到，莱西乘坐的美制贝尔-212直升机是一架有着40年(nian)以上机龄的老飞机，关于这架飞机的详细(xi)情况，以及它可能出现哪些技术故障，观察者(zhe)网(wang)专栏作者(zhe)席亚洲和张仲(zhong)麟已经分别撰文讨(tao)论。
根(gen)据(ju)现有资料复盘(pan)就(jiu)会发(fa)现，莱希(xi)总统一行人(ren)这次出行，直升机几乎是唯一可选(xuan)的交通工具，但直升机的安全性却是一个硬伤。
这方面的问题，中国也注意到了。去年(nian)年(nian)底的中央经济工作会议上，首次明(ming)确将(jiang)低空经济列为“战略性新兴产业”，电动垂直起(qi)降飞行器（eVTOL）及其配套产业获得蓬勃发(fa)展，我们之前也对其做过分析，但更多是从产业角度着重分析其经济属性，这次事件的发(fa)生，让我们看到其“战略性”的另(ling)外一个维度：安全。
图源：新华网(wang)
eVTOL的起(qi)降条件几乎跟传统直升机完全相(xiang)同(tong)，但其安全性却可以提高好几个数量级，因此在广大(da)地面基础设施不太发(fa)达的南方国家(jia)，或有广泛的刚需市(shi)场。
当前，这条赛(sai)道上的领先(xian)玩家(jia)只有中美两国，谁能率先(xian)引领产业发(fa)展，谁能尽快在全球获取更大(da)的市(shi)场，谁就(jiu)能率先(xian)引领适航(hang)取证(zheng)等相(xiang)关产业标准和国际规则，我们完全有条件去抢占这座“天王山”。
01.伊朗政(zheng)要出行场景与eVTOL典型应用场景高度重合
事故发(fa)生在莱希(xi)总统出席完阿塞拜疆边境地区的阿拉(la)斯(si)河加西亚水电站揭幕仪(yi)式后，返回(hui)大(da)不里士的路上。从地图上来看，从揭幕仪(yi)式现场加西亚水电站返回(hui)大(da)不里士距离只有130多公里，但由于中间隔着一片山区且无(wu)法绕过，使(shi)得莱希(xi)专机机队(dui)只能选(xuan)择从山区中穿过，从其失事位(wei)置来看，选(xuan)择的是沿着山谷河流这一明(ming)显地标飞行，距离约50公里。
坠机现场 图源：新华社
其实，伊朗很多领导人(ren)都习惯(guan)直升机出行，这是几个特(te)点决(jue)定的：
首先(xian)，伊朗国土面积比(bi)较大(da)，有164.5万平(ping)方公里，在全球排第十七位(wei)。
其次，在地形上，伊朗是世界上山地最多的国家(jia)之一，崎岖的山脉把各种盆地、高原分隔开来，平(ping)均海拔在900-1500米之间，境内还有1/4的面积是沙漠。
第三，基础设施比(bi)较差，伊朗运营(ying)的普通公路总里程不到4.5万公里，高速公路只有2700多公里，铁路不到1.5万公里，没(mei)有高铁。
再叠(die)加目的地固(gu)定翼飞机的起(qi)降条件差；可能有特(te)殊保密、安保需求；以及政(zheng)治人(ren)物对经济成本(ben)不敏感，但对时间成本(ben)高度敏感——综合这些因素的话，直升机出行基本(ben)上是当时莱希(xi)总统一行的唯一选(xuan)择。
莱西总统和伊朗政(zheng)要高频使(shi)用直升机的出行场景，不免(mian)令(ling)我们联想到今天许多eVTOL企业宣(xuan)传的典型场景。
eVTOL是“电动垂直起(qi)降飞行器”的简称，它（复合翼构型和倾转翼构型）兼具直升机可以垂直起(qi)降和固(gu)定翼飞机速度更快、航(hang)程更远的有点。
自去年(nian)年(nian)初开始，科工力量就(jiu)一直在关注低空经济这一新兴业态，比(bi)如(ru)我们今年(nian)三月份的视频里提到过某eVTOL企业的这个商业化运营(ying)案例：上海至普陀山两地直线距离150公里，飞行时间约47分钟(zhong)，由于当中并无(wu)跨海大(da)桥，地面距离约315公里，耗时约4小时，综合考虑各种成本(ben)，企业和研(yan)报给出的结论就(jiu)是，eVTOL适合对经济成本(ben)不敏感，对时间成本(ben)敏感的商务人(ren)士。
02.eVTOL起(qi)降条件与传统直升机相(xiang)似，但安全性可大(da)幅提升
直升机自发(fa)明(ming)以来，事故率一直大(da)幅高于固(gu)定翼飞机的情况。根(gen)据(ju)不同(tong)统计口径，有数据(ju)称目前直升机事故率为每十亿英里1.19次重大(da)事故，常见的喷气客机是每十亿英里0.07次重大(da)事故，相(xiang)差近20倍。也有数据(ju)显示，民(min)航(hang)客机的安全系数在10的负9次方，直升机的安全系数在10的负6次方，两者(zhe)相(xiang)差1000倍。
直升机的高事故率源于直升机复杂的机械结构和高强度的使(shi)用环境。
传统直升机的旋翼系统
1. 机械结构复杂：直升机的旋翼系统包括主旋翼和尾旋翼，一般而(er)言，一架直升机只有1-2台发(fa)动机，靠(kao)内燃机把化学能转化为机械能，再依靠(kao)复杂的传动系统调整动力螺(luo)旋桨，比(bi)如(ru)改(gai)变(bian)其倾斜角度，来实现飞行姿态的调整与机动，在这套复杂的系统中，任何一个部(bu)件发(fa)生故障，都可能导致(zhi)整个飞机动力或操控系统失灵。
2. 维护需求高：虽然定期(qi)维护可以减(jian)少故障发(fa)生，但其高度复杂的机械系统决(jue)定了直升机的故障率要高于固(gu)定翼飞机。但维护保养又成为一道门槛，特(te)别是在长期(qi)遭受制裁的伊朗，以及一些经济发(fa)展较差的国家(jia)和地区。
3. 飞行环境复杂：直升机多在低空飞行，经常面对城市(shi)、山区、森林等复杂环境，气流多变(bian)，受气候条件影响较大(da)，地形障碍物也较多，对飞行员的技术和机载设备要求较高。
4. 操作难度大(da)：直升机的起(qi)降比(bi)固(gu)定翼飞机复杂，尤其是在临时起(qi)降场地上或遇到恶劣天气时，操控难度大(da)幅增加，需要飞行员具有极强的应变(bian)能力和飞行经验。
莱西总统的机队(dui)正是在飞行过程中遭遇浓(nong)雾天气，飞机在即将(jiang)脱离小高加索山脉山谷、进入高原荒漠地带时发(fa)生问题，撞到了山谷一侧的山坡上，坠机地点位(wei)于东阿塞拜疆省瓦(wa)尔扎甘，撞击点海拔高度约1430米，位(wei)置坐标北纬(wei)38.770度，东经46.721度。
而(er)eVTOL由于其电机分布(bu)式动力带来的高度稳定性，其安全性足以比(bi)肩传统固(gu)定翼飞机，甚至更高。
同(tong)济大(da)学航(hang)空与力学学院教授、飞行器工程研(yan)究所所长沈海军为我们对比(bi)了eVTOL与直升机的相(xiang)关特(te)点，他告诉科工力量：
1. 电动机比(bi)内燃机更加简洁、可靠(kao)。内燃机将(jiang)化学能转化为机械能，不论是动力输出还是传动，这套系统都相(xiang)当复杂。直升机的前进、后退、左右移动，要 依靠(kao)调整位(wei)于顶部(bu)的动力螺(luo)旋桨的倾角，以及尾部(bu)螺(luo)旋桨轴的倾斜方向来实现。与电机相(xiang)比(bi)，其结构要复杂得多。
相(xiang)比(bi)之下，电机通过交流电产生电磁场，直接驱动轴输出动力，非常简洁，因此可靠(kao)性更高。
2. 电动机使(shi)分布(bu)式动力成为可能，带来额外的稳定性和安全冗余。电动机的简洁和低成本(ben)使(shi)飞行器的分布(bu)式多动力成为可能。只要有合理的布(bu)置，多点的升力一定比(bi)单点更加容(rong)易实现整体稳定。
举例来说，现在大(da)家(jia)对电动多轴无(wu)人(ren)机已经司空见惯(guan)，它的特(te)点就(jiu)是极佳的稳定性，即使(shi)是没(mei)有受过系统训练的人(ren)，都能轻(qing)易上手飞行；如(ru)果换成直升机或固(gu)定翼飞机航(hang)模，那是绝(jue)对做不到的。无(wu)论是传统直升机还是固(gu)定翼飞机，在起(qi)降阶段的事故概率都是最大(da)的，这是因为低空的复杂环境，而(er)现在的eVTOL无(wu)论哪种构型（主流构型有多旋翼、复合翼、倾转翼三种），在起(qi)降阶段都相(xiang)当于一个多轴飞行器，其安全性大(da)幅提升。
多旋翼还会带来额外的安全冗余。传统直升机就(jiu)是单旋翼，eVTOL（电动垂直起(qi)降飞行器）现在普遍是多旋翼甚至十几个旋翼，即使(shi)有两三台电动机损坏(huai)，照(zhao)样可以飞行。
3. 电动机响应速度比(bi)内燃机更快，与数字化、智能化的控制系统更容(rong)易结合。今天电动车的零(ling)百加速动辄3秒、2秒，较传统燃油车大(da)幅提升，电控系统也比(bi)传统机电系统更加简洁，eVTOL也是如(ru)此，更快的动力输出、更简单的操控，对于应对处置突发(fa)情况非常有帮助。
4. 在高原环境下，电动机比(bi)内燃机更具优势(shi)。高原环境空气稀薄，对旋翼结构获取动力会产生一定影响，更少的氧气也会影响内燃机的动力输出。电动机也会受第一点因素影响，但不会受第二(er)点因素影响，因此更具优势(shi)。
03.eVTOL可融合固(gu)定翼飞机与直升机两者(zhe)的优点
垂直起(qi)降是传统直升机的核心优势(shi)，但缺点也是明(ming)显的，航(hang)空界有一个说法是“没(mei)有机翼（固(gu)定翼）的飞机飞不快”，因为它平(ping)飞时无(wu)法获得机翼上的气动力，因而(er)无(wu)法飞得更快、更远。
人(ren)类(lei)追求垂直起(qi)降和固(gu)定翼飞行器融合的努力从未停止，最近一个比(bi)较典型的例子就(jiu)是“技术超前”的美军“鱼鹰”倾转翼飞机。
美军“鱼鹰”倾转翼飞机 图源：搜狐新闻
它是美国海军陆战队(dui)的最爱，它无(wu)需跑道滑行，能够像直升机一样直接在原地起(qi)飞，同(tong)时还能以远超普通直升机的速度和航(hang)程完成中远距离飞行，是目前最适合登陆投送任务的空中装备之一。
同(tong)时“鱼鹰”也因为高事故率而(er)广为人(ren)知。各种各样的事故都有其复杂的直接原因，但概括起(qi)来也很简单，就(jiu)是复杂、笨重的内燃机动力系统，与旋翼倾转操作过程中所必须(xu)的高度精细(xi)化控制不匹配的问题。问题不出在倾转翼构型上，而(er)是出在技术不成熟。
而(er)一旦动力由内燃机变(bian)成简洁可靠(kao)的电动力，如(ru)前所述，两个单点动力变(bian)成十几个分布(bu)式动力，并且能够快速响应新一代的飞控系统的精准控制，那就(jiu)打开了新的空间。目前美国领先(xian)的eVTOL公司joby和archer尝试(shi)的都是倾转翼构型，国内时的科技、小鹏汇天、沃飞长空等企业都在进行倾转翼构型飞行器的开发(fa)。
另(ling)外，“鱼鹰”的事故有60%是在旋翼倾转过程中发(fa)生，那么可以舍弃这一较高风险的过程，使(shi)用一部(bu)分电机提供垂直升力，一部(bu)分电机提供水平(ping)动力的复合翼构型，更便宜、更轻(qing)巧的电动机动力使(shi)这种方式也具有相(xiang)当的经济性。
eVTOL几种旋翼的构型对比(bi)
目前国内外eVTOL赛(sai)道的头部(bu)企业概况
“虽然eVTOL的前景广阔，而(er)且目前来看，已经可以平(ping)替一部(bu)分小型直升机，但要取代大(da)型直升机还不太现实，”沈海军告诉我们，这主要是受到当前电池(shi)能量密度的限制，相(xiang)对于汽车，飞行器对重量更加敏感，“堆电池(shi)”增加续航(hang)的方式是不可取的。
目前，国内唯一“三证(zheng)”齐全的亿航(hang)无(wu)人(ren)机，由于采用多旋翼架构，其飞行速度仅(jin)有50-80公里/小时，飞行时长在1小时左右；使(shi)用倾转翼构型的话，飞行速度可以达到200公里/小时左右，使(shi)用复合翼构型的话，在150公里/小时左右，但飞行时长仍是问题。解决(jue)方案上，一是可以等待固(gu)态电池(shi)的突破，二(er)是燃油或氢能的燃料电池(shi)也是可选(xuan)项。
最后，飞行器的发(fa)展远远不局限于飞行器本(ben)身，更在于基础设施体系的支撑(cheng)，卫星定位(wei)系统、天地泛在、通感一体的通信系统、AI能力等等，都是对新一代电动智能飞行器的必要支撑(cheng)，也是飞行安全的有力保证(zheng)。
总之，类(lei)似伊朗政(zheng)要的出行刚需，在全球广大(da)南方国家(jia)，甚至西方发(fa)达国家(jia)的部(bu)分地区，都是较为普遍的，中国如(ru)今大(da)力发(fa)展低空经济，正是要抢占这块战略高地，也是为全世界提供多一种选(xuan)择。