NASA城市空中交通（UAM）：用概念设计方案明确EVTOL关键技术与需求
NASA 旋翼飞行器研究 · 课题 04
NASA描绘未来愿景：城市航空将成为城市生活中常见、却依然令人惊叹的一部分。 图片来源：NASA。
01 / 为什么研究城市空中交通？
城市空中出租车运行，也称为城市空中交通（Urban Air Mobility，UAM）或按需交通应用，以垂直起降（VTOL）能力为基础。采用低桨盘载荷旋翼，可以尽量降低所需功率与能量；较短的航程要求，则使非常规推进概念具备了被考虑的可能。
结构、自动化与控制、新能源技术的推广和利用以及设计分析工具等方面的技术进步，加上资源供给和人口密度带来的压力，使当下成为探索人员与货物运输新方式的合适时机。
这项研究计划的目标，是确定一组概念飞行器的设计方案，用它们聚焦并引导 NASA 的研究活动，支持面向新兴航空市场的航空器研制，尤其是垂直起降空中出租车（EVTOL）。
02 / 概念机方案设计，需要推进到什么程度？
为实现这一目标，概念设计需要推进到能够识别关键技术与研究需求的深度，同时探索不同航空器类型、推进系统类型和尺寸规模，并考察需求权衡所带来的敏感性。
识别相关问题和主要技术短板很重要，但现阶段不必解决所有问题；部件重量估算和性能模型，也可以留待后续研究进一步完善。
按照这种方法，只要涵盖了主要且相关的研究需求，具体采用哪一种设计方案并不是关键。事实上，为实现上述研究目的，NASA 概念飞行器的外观和设计细节，最好与业界已有的代表性方案有所区别。
03 / 用整机需求，明确部件技术的性能目标
技术发展通常沿着自身演进方向推进，或响应外部提出的需求。NASA 采用具体的航空器概念设计，是为了判断能否满足一组具有挑战性的飞行器要求，并量化各项部件技术需要达到的性能水平，从而实现满足这些要求的航空器。
这些概念设计及其要求，可以作为研究需求说明，帮助研究人员理解其工作将如何影响 UAM 市场。原文所述概念飞行器作为参考飞行器提供，使研究与开发工作能够依据可量化的系统层面收益确定优先顺序。
04 / 544kg任务载荷，探索四旋翼与“升力＋巡航”复合翼布局
NASA 探索了 UAM 航空器需求与技术之间的权衡。研究聚焦于 544kg的有效载荷重量，最多可搭载六名乘客。
为满足这些具体要求，研究人员将一种小型四旋翼航空器放大，并在研究的航空器类型中加入了“升力＋巡航”（lift+cruise）构型。这种构型的特征，有助于探索与业界拟议航空器相关的一些特定技术权衡。
NASA 的技术开发不仅包括实体硬件和飞行器软件，也包括用于航空器系统之系统设计与分析的工具。概念飞行器及其设计过程本身，检验了这些工具的能力，并将推动工具在未来进一步改进。
NASA 概念飞行器在旧金山湾区高度城市化环境中运行的设想。 图片来源：NASA。
05 / 相关报告
《城市空中交通飞行器构型发展趋势》, C. Silva ;
《垂直起降城市空中交通设计探索研究评述》, W. Johnson and C. Silva
PDF 下载：https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Research/Programs/eVTOL_observations_Johnson_Silva_2018.pdf
06 / 联系人
Christopher Silva
NASA Ames Research Center
Moffett Field CA 94035-1000
07 / Related Publications
1. Johnson, W., 《旋翼飞行器概念设计推进系统模型》, AHS Fifth Decennial Aeromechanics Specialists' Conference, San Francisco, California, January 2014
PDF 下载：https://rotorcraft.arc.nasa.gov/ndarc/media/Files/reportsAndPapers/NDARC-propulsion.pdf
2. Johnson, W. and Silva, C., 《垂直起降城市空中交通设计探索研究评述》, 7th Asian/Australian Rotorcraft Forum, Jeju Island, Korea, Oct 2018.
PDF 下载：https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Publications/files/Johnson_Silva_ARF2018.pdf
3. Silva, C., Johnson, W., Solis, E., 《垂直起降空中出租车运营概念飞行器》, AHS Technical Meeting on Aeromechanics Design for Vertical Lift, Holiday Inn at Fisherman's Wharf, San Francisco, CA, January 2018
PDF 下载：https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Publications/files/Johnson_2018_TechMx.pdf
4. Silva, C., Johnson, W., Antcliff, K.R., and Patterson, M.D., 《面向技术开发的垂直起降城市空中交通概念飞行器》, 2018 Aviation Technology, Integration, and Operations Conference, AIAA Aviation Forum, AIAA 2018‑3847, Dallas, TX, June 2018.
PDF 下载：https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Publications/files/vtol-urban-air-2.pdf
来源
原文：NASA Ames Research Center — Urban Air Mobility
https://rotorcraft.arc.nasa.gov/Research/Programs/UrbanAirMobility.html
来源：无人机工坊uashub
