格雷厄姆·沃里克

無人駕駛航空貨運(yùn)飛行器成為無人機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的新寵，一些初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)瞄準(zhǔn)增長強(qiáng)勁的電商配送市場。實(shí)力雄厚的制造商積極研發(fā)貨運(yùn)無人機(jī)，并且進(jìn)展迅速。

無人駕駛航空貨運(yùn)初創(chuàng)企業(yè)瞄準(zhǔn)增長強(qiáng)勁的電商配送市場

在亞馬遜效應(yīng)的推動(dòng)下，快速配送電商包裹的需求增長強(qiáng)勁，美國初創(chuàng)企業(yè)Elroy Air公司計(jì)劃今年推出其無人駕駛貨運(yùn)飛行器的全尺寸原型機(jī)。該機(jī)是一種油電混動(dòng)垂直起降多旋翼飛機(jī)，設(shè)計(jì)指標(biāo)是搭載500lb貨物飛行480km。

Elroy Air公司正與美國聯(lián)邦航空局（ FAA）和潛在客戶合作，希望最早能在2020年開始運(yùn)營，包括國際市場和美國國內(nèi)市場。迄今為止，Elroy Air公司已獲得920萬美元的種子基金，計(jì)劃于年內(nèi)進(jìn)行A輪融資，用于該無人貨機(jī)項(xiàng)目投產(chǎn)前的研發(fā)投入。

Elroy Air公司目標(biāo)瞄準(zhǔn)的是當(dāng)前由卡車占領(lǐng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)貨運(yùn)市場，將快遞的范圍擴(kuò)大到較小的社區(qū)。Elroy Air公司首席執(zhí)行官戴夫·梅里爾說，“城區(qū)范圍內(nèi)正在享受亞馬遜效應(yīng)帶來的好處。我們看到的是擴(kuò)大加急物流配送范圍的機(jī)會(huì)?！?/p>

科爾尼管理咨詢公司分析認(rèn)為，美國2018年的當(dāng)日達(dá)快遞配送市場規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到40億美元，在過去不到5年的時(shí)間里增長了100倍。Elroy Air公司戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)發(fā)展部主管科菲·阿桑特表示：“亞馬遜效應(yīng)正給其他電商企業(yè)帶來縮短配送時(shí)間的壓力。通過無人駕駛貨機(jī)服務(wù)于更小或更偏遠(yuǎn)的社區(qū)，我們可以讓加急物流變得更加普及。”

這家總部位于舊金山的創(chuàng)業(yè)公司在過去1年半里一直在進(jìn)行1/6比例的小尺寸驗(yàn)證機(jī)的試飛，研究這種串列雙翼飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)和控制問題，包括遙控飛行和全自主的端到端飛行。全尺寸的“查帕拉”無人機(jī)（ Chaparral）長20ft，翼展30fto貨物裝在機(jī)腹下的模塊化可分離貨倉內(nèi)。

該機(jī)的油電混動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)包括為六個(gè)升力螺旋槳提供動(dòng)力的電池，六個(gè)螺旋槳安裝在連接了前后兩個(gè)機(jī)翼的兩個(gè)小機(jī)身上，用于垂直飛行。一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)為推力螺旋槳提供動(dòng)力用以進(jìn)行水平飛行，同時(shí)為電池充電。戴夫-梅里爾表示，油電混動(dòng)可提供10倍于純電飛機(jī)的航程。他說，這架飛機(jī)設(shè)計(jì)用于在10，00Oft以下的空域自主飛行，配備廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視系統(tǒng)（ ADS-B），以檢測(cè)和避開裝有同類系統(tǒng)的其它飛機(jī)，同時(shí)還裝備了機(jī)載雷達(dá)，用以探測(cè)和跟蹤沒有裝備此類系統(tǒng)的飛機(jī)。

戴夫-梅里爾表示，Elroy Air公司根據(jù)美國聯(lián)邦骯空局（ FAA）法規(guī)第1 07部分中關(guān)于小型無人機(jī)系統(tǒng)的規(guī)則進(jìn)行了小尺寸驗(yàn)證機(jī)的測(cè)試，但在全尺寸飛機(jī)上Elroy Air公司必須“更具創(chuàng)造性”。該公司計(jì)劃與位于美國西部的美國聯(lián)邦航空局無人機(jī)集成試點(diǎn)項(xiàng)目（IPP）合作，在政府擁有的土地上空試飛，并為真正的供應(yīng)商提供貨運(yùn)服務(wù)。“無人機(jī)集成試點(diǎn)項(xiàng)目基地是我們發(fā)展的催化劑，”科菲-阿桑特說。

“我們?cè)谪浳镅b卸方面也取得了很大進(jìn)展，”戴夫-梅里爾說。模塊化吊艙以貨運(yùn)集裝箱為參考進(jìn)行設(shè)計(jì)，旨在提高運(yùn)營效率?！拔覀冞M(jìn)行裝卸作業(yè)的是可分離的模塊化吊艙而非整架無人機(jī)。吊艙裝貨完成后放置在停機(jī)坪上，無人機(jī)無需等待裝卸貨物，”他補(bǔ)充道。無人機(jī)著陸后，滑行到指定位置放下送達(dá)的吊艙并拾取需要運(yùn)送的吊艙，所有這些都將自動(dòng)進(jìn)行以節(jié)省時(shí)間。

戴夫-梅里爾說，Elroy Air公司貨物裝卸概念的靈感來自亞馬遜公司使用的倉庫機(jī)器人?！斑@為人員和機(jī)器人之間提供了非常清晰的界限。人員負(fù)責(zé)裝卸貨物，機(jī)器人將吊艙拾起并進(jìn)行運(yùn)輸?！?/p>

“這是最安全的操作方式，”科菲-阿桑特說，他從Uber Freight公司加入這家創(chuàng)業(yè)公司，Uber Freight公司是一項(xiàng)讓承運(yùn)人與托運(yùn)人相匹配的服務(wù)。Elroy Air公司的運(yùn)營理念以Uber Freight公司的Powerloop為藍(lán)本，powerloop讓承運(yùn)人直接運(yùn)輸預(yù)先裝好的箱式掛車。

Elroy Air公司認(rèn)為，這也適用于支線貨運(yùn)市場，F(xiàn)edEx公司和UPS公司等快遞公司現(xiàn)在使用由一名飛行員駕駛的塞斯納208小型飛機(jī)將包裹運(yùn)送到貨運(yùn)樞紐。在這種業(yè)務(wù)模型下，飛機(jī)飛往城市卸貨，然后等待一整天，重新裝貨完成后，晚上飛回貨運(yùn)樞紐。

“我們的飛機(jī)載貨量不如塞斯納208，但成本較低，一天中可以在當(dāng)?shù)乩^續(xù)飛多條航線，擴(kuò)大該地區(qū)的物流配送范圍，然后同樣可以在晚上返回基地，”梅里爾說?！安恍枰獧C(jī)場或充電基礎(chǔ)設(shè)施，”阿桑特補(bǔ)充道。

Elroy Air公司貨運(yùn)無人機(jī)的目標(biāo)用途還包括人道主義救援，用于向偏遠(yuǎn)災(zāi)區(qū)提供緊急救援物資，減少運(yùn)輸時(shí)間并最大程度地降低人員生命危險(xiǎn)。無人貨機(jī)拆解之后可裝在一個(gè)20ft標(biāo)箱里進(jìn)行運(yùn)輸。

全尺寸原型機(jī)預(yù)計(jì)將“在未來幾個(gè)月內(nèi)”實(shí)現(xiàn)首飛，飛行包線拓展試飛預(yù)計(jì)將持續(xù)到2020年初。Elroy Air公司計(jì)劃在FAA法規(guī)第23部分的飛機(jī)和第27部分的旋翼機(jī)適航性規(guī)則下對(duì)該機(jī)進(jìn)行適航性認(rèn)證。目標(biāo)是聯(lián)合美國國內(nèi)和海外的幾家物流企業(yè)在2020年推出第一個(gè)航空物流系統(tǒng)。

在Catapult Ventures， LevitateCapital和其他科技投資基金的支持下，Elroy Air考慮成為一家扮演飛機(jī)制造商和代表托運(yùn)人運(yùn)營飛機(jī)的物流企業(yè)兩種角色的公司。阿桑特說：“在成熟的公路貨運(yùn)市場，有物流企業(yè)和卡車制造商。在無人航空貨運(yùn)市場，既沒有運(yùn)輸公司也沒有設(shè)備制造商，因此我們有機(jī)會(huì)在兩方面都學(xué)到些新的東西”。

制造商積極研發(fā)貨運(yùn)無人機(jī)

就在幾年前，大型無人貨機(jī)看起來還是幾十年后的未來事物。但電商業(yè)務(wù)的增長和對(duì)快速配送的需求促使初創(chuàng)公司開始研發(fā)無人貨運(yùn)飛行器，他們的目標(biāo)是最早在2020年開始投入使用。

總部位于加利福尼亞州的Elroy Air公司和Natilus公司的小尺寸技術(shù)驗(yàn)證機(jī)不久之后即將進(jìn)行試飛，該州的另一家創(chuàng)業(yè)公司Sabrewing Aircraft公司希望今年秋天能夠開始試飛其65%比例的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。

2018年10月，中科院試飛了一架載重3，300lb的無人貨機(jī)AT200。該機(jī)是在新西蘭太平洋航空制造的P-750XL通用渦槳飛機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成，2018年12月，中國快遞企業(yè)順豐速運(yùn)用TengoenTechnologies公司的TBO01中空無人機(jī)進(jìn)行了應(yīng)急物流測(cè)試，這家年輕的中國飛機(jī)制造商已經(jīng)公布了一種采用8個(gè)渦扇/渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的無人貨機(jī)研發(fā)計(jì)劃，這種無人機(jī)將能夠搭載超過20t貨物飛行7593km。甚至連波音公司也加入了競爭，試飛了一架電動(dòng)垂直起降貨運(yùn)無人機(jī)的原型機(jī)。

這些初創(chuàng)公司正吸引著各方投資?？偛课挥诩又堇锲婷傻碌腘atilus于2018年11月完成了第二輪種子基金的融資，投資者包括航空航天加速器StarburstVentures等。去年12月，總部位于舊金山的Elroy Air公司獲得了由空中交通投資者Levitate Capital領(lǐng)投的460萬美元的種子基金?？偛课挥诳R里奧的Sabrewing公司宣布即將完成天使輪融資，由Drone Fund基金領(lǐng)投，金額為“100萬美元差一點(diǎn)”。

以上融資的金額和公司都很小。盡管業(yè)界近年來的工作都聚焦在小型的包裹遞送無人機(jī)上，并且就在不到5年前，大型貨運(yùn)無人機(jī)看起來還遙不可及，但大型貨運(yùn)無人機(jī)正成為關(guān)注重點(diǎn)。

Natilus公司成立于2014年，目標(biāo)是為跨太平洋，跨大西洋和歐亞航線創(chuàng)造一種新的“介于空運(yùn)和海運(yùn)之間的運(yùn)輸方式”，Natilus公司創(chuàng)始人兼CEO阿列克塞·馬特俞謝夫表示，無人空運(yùn)很快變成現(xiàn)實(shí)但價(jià)格昂貴，海運(yùn)便宜但速度較慢。Natilus公司正在尋求第三種選擇：一種大型貨運(yùn)無人機(jī)，運(yùn)載量和航程與波音-747相當(dāng)，但費(fèi)用只有其一半。這種飛機(jī)使用渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)來降低燃料成本，它的速度會(huì)更慢，只有Ma0.4，但仍比船快許多。

作為第一步，該公司已經(jīng)制造了一個(gè)起飛重量2200lb，翼展30ft小尺寸技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，現(xiàn)正準(zhǔn)備在舊金山北部的圣巴勃羅灣進(jìn)行試飛。Natilus公司最初的想法是讓它的無人貨機(jī)在水上起降，在海上飛行，這會(huì)使得認(rèn)證更容易?！爱?dāng)我們開始時(shí)，監(jiān)管環(huán)境并不像現(xiàn)在這么好，但在過去的一年半里，F(xiàn)AA已經(jīng)邁出了巨大的一步，”阿列克塞-馬特俞謝夫說。通用原子航空系統(tǒng)公司正在認(rèn)證其“捕食者”無人機(jī)，Natilus公司將會(huì)跟進(jìn)。

目前，原型機(jī)是水上飛機(jī)有一些優(yōu)點(diǎn)?！癋AA的試飛機(jī)場太貴了。在水上起降讓我們能擁有自己的試飛空間，”阿列克塞-馬特俞謝夫說。

原型機(jī)由一臺(tái)“Rotax 912”活塞發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。對(duì)于更大尺寸的飛機(jī)，該公司考慮的選項(xiàng)包括渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)或渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然Elroy Air公司和Sabrewing公司將使用油電混動(dòng)系統(tǒng)，但Natilus公司不會(huì)使用電推進(jìn)技術(shù)?！拔覀儾徽J(rèn)為電推進(jìn)技術(shù)適合大型貨機(jī)，”他說。

Natilus公司的下一種飛機(jī)是一種地面起降的翼身融合飛翼。電商貨運(yùn)量的增長意味著貨機(jī)在達(dá)到其重量限制之前通常會(huì)先耗盡貨倉空間，翼身融合飛翼提供的貨倉空間將增加30%?！痹摴镜淖罱K目標(biāo)是擁有1 00架波音-747/777大小、載重100 - 120t的跨太平洋無人貨機(jī)。他們也在考慮制造一種同波音-767大小、載重40t的無人貨機(jī)。但他們的首個(gè)產(chǎn)品將是起飛重量20，OOOlb，載貨3.5 - 4.5t的中小型支線貨運(yùn)無人機(jī)，由普·惠集團(tuán)加拿大公司的PT6A發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。這種飛機(jī)可以通過FAA修訂后的第23部分規(guī)則進(jìn)行認(rèn)證，他說。

該公司正在開發(fā)自己的自動(dòng)駕駛儀。初期的原型機(jī)將采用遠(yuǎn)程遙控飛行，后續(xù)可逐步添加自主飛行功能。最終的目標(biāo)是讓一名地面飛行員管理多達(dá)5架無人機(jī)。大型無人貨機(jī)將比商業(yè)航班飛得更低更慢，但仍將分享空域，因此必須配備能夠觀察和避免碰撞的設(shè)備。

馬特俞謝夫期待看到大型無人貨機(jī)在主要貨運(yùn)樞紐運(yùn)營，比如阿拉斯加的安克雷奇機(jī)場等，貨運(yùn)航班在這里占絕大多數(shù)。他認(rèn)為，初期的空中交通管制問題可以按現(xiàn)有流程進(jìn)行。他指出，空管部門為了使“全球鷹”無人機(jī)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程飛行專門制定了相關(guān)規(guī)則。Natilus公司計(jì)劃在2020年試飛中小型支線無人貨機(jī)，并在3-5年內(nèi)獲得FAA認(rèn)證。種子基金將支付原型機(jī)的研發(fā)費(fèi)用，并計(jì)劃在數(shù)月內(nèi)進(jìn)行A輪融資?！拔覀兊馁Y金狀況良好，”他說。

Elroy Air公司成立于2016年11月，起初瞄準(zhǔn)的是電動(dòng)垂直起降空中出租車市場?！暗覀冎饾u意識(shí)到載客的無人機(jī)通過認(rèn)證需要的時(shí)間很長，因此我們決定從制造類似尺寸的貨運(yùn)無人機(jī)人手，這樣可以更快地進(jìn)入市場，”Elroy Air公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO大衛(wèi)·梅里爾說。

Elroy Air公司的貨運(yùn)無人機(jī)采用串列雙翼設(shè)計(jì)，機(jī)腹下有一個(gè)貨運(yùn)吊艙，六個(gè)升力螺旋槳用于垂直起降飛行，還有一個(gè)用于向前飛行的推進(jìn)螺旋槳。這款無人機(jī)有著150lb的貨物運(yùn)載能力，并采用可放大尺寸的設(shè)計(jì)。該公司的目標(biāo)是政府客戶及物流企業(yè)“這需要150lb的有效載荷和約241km的飛行半徑。這樣的參數(shù)覆蓋了需求文氏圖的重合區(qū)，能滿足這兩類客戶的使用需求，”他說。

例如，“那些由于地形因素使得卡車無法到達(dá)，或著卡車路線效率低下的地方”，大衛(wèi)-梅里爾說。他舉了一個(gè)距離161km從倉庫到客戶的路線作為例子，沿途幾乎沒有其他站點(diǎn)。一輛卡車花半天的時(shí)間開車去一個(gè)物流點(diǎn)，卸下幾十個(gè)個(gè)包裹，裝上要運(yùn)回的包裹然后返回。這不僅耗費(fèi)大量時(shí)間，而且從物流點(diǎn)回來的時(shí)候車子基本是空跑。”

這種路線使用貨運(yùn)無人機(jī)就很有意義，特別是結(jié)合使用Elroy Air公司計(jì)劃推出的用于貨物裝卸的地面機(jī)器人的時(shí)候。飛機(jī)將自動(dòng)拾取裝好貨物的吊艙，執(zhí)行飛行任務(wù)，在目的地將貨物吊艙放下，并拾取需要取回的吊艙?！拔覀儾恍枰芏嗳藚⑴c其中，”梅里爾說。與Natilus的概念一樣，Elroy Air公司的計(jì)劃也是一名飛行員負(fù)責(zé)多架貨運(yùn)無人機(jī)。

Elroy Air公司正在制造一個(gè)小尺寸技術(shù)驗(yàn)證機(jī)來驗(yàn)證空氣動(dòng)力學(xué)和控制設(shè)計(jì)。但該公司已經(jīng)在舊金山南部半月灣機(jī)場的一個(gè)安裝在卡車上的測(cè)試平臺(tái)上測(cè)試了全尺寸的升力系統(tǒng)“鋁制獵鷹”一包含螺旋槳，電機(jī)和控制器。這讓他們能夠測(cè)量升力和噪聲，后者非常重要，因?yàn)樵摍C(jī)預(yù)計(jì)將在城市地區(qū)飛行。單個(gè)螺旋槳達(dá)到了預(yù)期升力，噪聲僅比環(huán)境噪聲“高出幾個(gè)分貝”。螺旋槳是變距槳。這能夠?qū)崿F(xiàn)更大的直徑，因此它們可以轉(zhuǎn)得更慢，這降低了噪聲?！岸?，最重要的是，這為我們?cè)诠?yīng)鏈方面提供了更多關(guān)于電機(jī)的選擇，”梅里爾說，“采用定距槳的電動(dòng)垂直起降飛行器需要“非常強(qiáng)勁”的電機(jī)。

小尺寸驗(yàn)證機(jī)的地面測(cè)試將于3月初開始，Elroy Air公司希望在3月底之前進(jìn)行首飛。全尺寸飛機(jī)將在2019年夏末推出?；诒O(jiān)管環(huán)境考慮，Elroy Air公司首先瞄準(zhǔn)國內(nèi)政府客戶，然后是海外客戶，然后是國內(nèi)商業(yè)貨運(yùn)客戶。“樂觀地預(yù)計(jì)，我們將在2021年開始為政府客戶服務(wù)，”Elroy Air公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼工程副總裁克林特·柯普說，但給海外客戶的交付可以更早開始。

Sabrewing公司正采取不同的方式進(jìn)入市場。第一步，他們正在建造“Draco-2”無人機(jī)，這是一種65%尺寸的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，設(shè)計(jì)航程可達(dá)9300km，將參加太平洋無人機(jī)挑戰(zhàn)賽。為了獲勝，這架30ft翼展的無人機(jī)必須從日本東北部的仙臺(tái)飛往硅谷的莫菲特機(jī)場，直飛8300km.中途不降落不補(bǔ)充燃料。日本的iRobotics是另一家參賽者。

“Draco-2”也是Sabrewing公司計(jì)劃開發(fā)的全尺寸無人貨機(jī)“Wyvern”的技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。Sabrewing公司首席執(zhí)行官埃德·迪·雷耶斯說，該機(jī)在尺寸，成本和速度方面與“塞斯納208”和Quest“科迪亞克”相似，但有效載荷幾乎是其2倍?！癢yvern”將采用油電混動(dòng)系統(tǒng)，2臺(tái)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，為四個(gè)涵道中的八個(gè)風(fēng)扇提供動(dòng)力。

全尺寸飛機(jī)將是垂直起降的（Draco-2不是）?！斑@是我們打算占領(lǐng)市場的方式，”迪·雷耶斯說?！癉raco-2”將以重載狀態(tài)進(jìn)行超短距離起飛，然后垂直降落在目的地。它將服務(wù)于與“塞斯納208”和Quest“科迪亞克”相同的市場，飛行400 -1500km.在偏遠(yuǎn)村序降落。”

Sabrewing公司參賽的“Draco-2”無人機(jī)有1 8個(gè)贊助商，他們?yōu)椤癉raco-2”提供了各種材料和設(shè)備。其中包括贊助復(fù)合材料的Tencate，贊助衛(wèi)星通信的Cobham公司和Inmarsat公司，贊助自動(dòng)駕駛儀的Cloud CapTechnology公司和贊助激光雷達(dá)傳感器的Attollo Engineering公司，還有為防撞系統(tǒng)提供贊助的，包括lris Automation公司的攝像系統(tǒng)和uAvionix公司的自廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）系統(tǒng)。

“除了主要的贊助資源外，我們有制造飛行器所需的一切，”德·雷耶斯說。Sabrewing公司正在制造一個(gè)風(fēng)洞模型，即“Draco-1”，之后將開始制造參賽飛機(jī)。初步測(cè)試計(jì)劃在俄勒岡州溫泉市進(jìn)行。航程測(cè)試將在阿拉斯加的荷蘭港到俄勒岡州的蒂拉穆克之間進(jìn)行，這兩個(gè)地方都是泛太平洋無人機(jī)系統(tǒng)測(cè)試場綜合體的一部分。該公司預(yù)計(jì)將在2019年秋末用“Draco-2”無人機(jī)嘗試跨太平洋挑戰(zhàn)飛行。

（李韻編譯自AW@ST，2019-2-11）