【導(dǎo)讀】面對日益擁擠的城市交通,未來出行的解決之道在哪里?當(dāng)我們思考這個問題的時候,有人將目光投向腳下的大地,于是我們有了便捷的地鐵網(wǎng)絡(luò);也有人抬頭仰望天空,這時會看到eVTOL正在向我們飛來。
eVTOL是“電動垂直起降飛行器”的簡稱,這是一種以清潔的電能為動力,具有垂直起降功能的中短途飛行器,其概念是在2014年由美國直升機(jī)協(xié)會和美國航天航空協(xié)會提出的。2016年,Uber在此基礎(chǔ)上推出了“Uber Elevate”空中出租車計劃,由此引發(fā)了相關(guān)行業(yè)和玩家濃厚的興趣,漸成了一個新“風(fēng)口”。近年來,各國政府也紛紛將eVTOL視為未來交通出行的一個新趨勢,將其繪入科技戰(zhàn)略發(fā)展的藍(lán)圖,這就又為eVTOL的熱度添了一把火。
跨界的eVTOL
之所以大家會普遍看好eVTOL,有一個很直觀的理由,那就是——eVTOL正好處在航空和汽車兩大行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的交叉點上——因此它也被形象地稱為“飛行汽車”——而在這種“跨界”的位置上是非常容易孵化出“爆款”應(yīng)用的。比如我們所熟知的智能手機(jī),實際上就是傳統(tǒng)手機(jī)和電腦兩個生態(tài)相融合的產(chǎn)物。
顯而易見,eVTOL垂直起降、可懸停的特性,是傳承自直升飛機(jī)。實際上在20世紀(jì)下半葉,伴隨著直升機(jī)的發(fā)展,人們一直在探索其在城市交通中大規(guī)模應(yīng)用的可能性,不過受制于成本、噪聲、安全性等方面的問題,一直未能如愿。但這一直是傳統(tǒng)航空業(yè)心心念的話題。
幸運(yùn)的是,進(jìn)入2010年代,隨著電動汽車的發(fā)展和商用,人們越發(fā)意識到,電動汽車的某些特質(zhì)和優(yōu)勢恰好可以補(bǔ)齊傳統(tǒng)直升機(jī)的“短板”,定義出一種全新的飛行器。比如,電氣化可以讓飛行器的系統(tǒng)架構(gòu)更簡單,有利于降低生產(chǎn)和運(yùn)維的成本;電動汽車與自動駕駛、智能化有天然的親和性,其在舒適性和安全性上的成果,可以很方便地移植到新的飛行器上,用來提升用戶體驗;而且電力驅(qū)動的飛行器噪音更低,也更加環(huán)保……所有這些優(yōu)勢與利用低空空域、可垂直起降、適用于小載荷(相對于傳統(tǒng)航空業(yè))與中短途運(yùn)輸?shù)刃枨笙嘟Y(jié)合,eVTOL的雛形也就清晰了。
圖1:eVTOL有望成為未來出行的新模式
(圖源:TE Connectivity)
應(yīng)對跨界的開發(fā)挑戰(zhàn)
不過,任何一次成功“跨界”都不是輕而易舉的。具體到eVTOL,我們會發(fā)現(xiàn)由于其同時跨航空和汽車兩個行業(yè),在產(chǎn)品定義和開發(fā)過程中,面臨著許多前所未有的挑戰(zhàn)。
首先,作為一款在人口密集的城市上空飛行的航空器,eVTOL在安全性和可靠性上容不得半點馬虎,這方面需要對標(biāo)傳統(tǒng)的航空級產(chǎn)品,甚至在某些方面的要求更為嚴(yán)苛;而另一方面,想要實現(xiàn)規(guī)?;纳逃?,其又必須能夠滿足輕量化、經(jīng)濟(jì)性等要求。顯然,這兩方面的設(shè)計需求之間是存在矛盾的。
其次,在人們的腦洞中,eVTOL潛在的應(yīng)用是極為廣泛的,除了城市交通,在觀光旅游、醫(yī)療救助、災(zāi)害救援等方面都有很大的想象空間,因此隨著需求的快速發(fā)展,就要求產(chǎn)品的迭代升級速度比傳統(tǒng)航空器快得多。這就意味著,eVTOL在研發(fā)時要充分考慮到可擴(kuò)展性,這也是eVTOL產(chǎn)品在未來市場競爭中勝出的關(guān)鍵。
想要解決上述這些挑戰(zhàn),就需要在研發(fā)eVTOL產(chǎn)品和方案的同時,構(gòu)建起一個不同于傳統(tǒng)航空和汽車行業(yè)的全新的開發(fā)生態(tài)。
具體到元器件的選型上,為了滿足敏捷設(shè)計的要求,在盡可能短的時間內(nèi)完成設(shè)計迭代,eVTOL的開發(fā)者與傳統(tǒng)航空業(yè)的開發(fā)者相比,更愿意選用現(xiàn)成的商用物料,而不是專門的定制化產(chǎn)品和方案。也就是說,eVTOL產(chǎn)品在確保安全性、耐用性和可靠性,并實現(xiàn)尺寸、重量上優(yōu)化的同時,會更注重標(biāo)準(zhǔn)化,以滿足快速擴(kuò)展和經(jīng)濟(jì)性的要求。
實際上,類似策略的成功已經(jīng)在電動汽車身上得到了驗證。眾所周知,經(jīng)過上百年的發(fā)展,傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的核心技術(shù)大都集中在幾個頭部車企的手中,后來者幾乎不可能撼動他們的地位;而在新興的電動汽車領(lǐng)域,關(guān)鍵部件如電機(jī)、電控和電池,其市場化程度較高,標(biāo)準(zhǔn)的商用物料“有錢就能買到”,這就給了特斯拉這種跨界進(jìn)入的“門外漢”機(jī)會,使其成為攪動市場的“鯰魚”,同時也為整個電動汽車行業(yè)的發(fā)展帶來了活力。eVTOL的一只腳既然是從電動汽車行業(yè)跨界而來的,這樣的成功經(jīng)驗顯然也會順手“拿來”。
當(dāng)然,能“上天”的和能“上車”的元器件相比,肯定還是有其特殊之處的。這就使得eVTOL開發(fā)者在選擇合作的元器件供應(yīng)商時有更特殊的要求。
“
一方面,eVTOL的元器件供應(yīng)商要同時具有服務(wù)航空航天和汽車行業(yè)的經(jīng)驗為佳,這樣才有能力為eVTOL的跨界創(chuàng)新提供有價值的專業(yè)服務(wù),而不局限于傳統(tǒng)的航空航天產(chǎn)品的范疇。
另一方面,該元器件供應(yīng)商要能夠提供豐富的標(biāo)準(zhǔn)化商用產(chǎn)品組合,從中可以快速遴選出適用于eVTOL的產(chǎn)品,或者稍作優(yōu)化即可滿足eVTOL特殊的要求,在不影響可靠性、安全性的前提下加快開發(fā)周期,節(jié)省綜合成本。
”
TE Connectivity(以下簡稱TE)就是這樣的元器件供應(yīng)商!憑借在航空和汽車領(lǐng)域跨行業(yè)的專業(yè)經(jīng)驗,以及廣泛的產(chǎn)品線,TE可以為eVTOL提供全面的元器件解決方案,涵蓋發(fā)電和配電、飛控和導(dǎo)航、信息娛樂和機(jī)艙內(nèi)部設(shè)施,以及結(jié)構(gòu)與互連等各個方面。
圖2:TE提供全面的eVTOL解決方案
(圖源:TE Connectivity)
下文中,我們將重點介紹幾款TE的互連解決方案,帶大家一起直觀體驗TE是如何助力eVTOL“玩跨界”的。
TE的“跨界”eVTOL互連方案
在eVTOL產(chǎn)品的設(shè)計中,互連技術(shù)是將各個組件連接和整合為一個完整系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)。根據(jù)上文所描述的eVTOL典型應(yīng)用場景,我們不難看出,適用于“跨界”的eVTOL的互連產(chǎn)品和方案,也需要具備“跨界”的特質(zhì)。
一方面,這些互連產(chǎn)品和方案需要滿足航空器在安全性、可靠性、電磁兼容等方面嚴(yán)苛的要求;
另一方面,在經(jīng)濟(jì)性、易用性、可擴(kuò)展性上,它們也必須經(jīng)得住規(guī)?;逃玫目简灐?/p>
能夠同時滿足這兩方面要求的互連產(chǎn)品和方案,在市場上并不是可以“信手拈來”的。不過好消息是,TE已經(jīng)為你準(zhǔn)備好了!
連接器
在連接器方面,TE針對航空和航天領(lǐng)域的高安全、高可靠型產(chǎn)品,就非常適合于eVTOL的應(yīng)用。比如TE的Deutsch 369連接器,其基于Deutsch ARINC 809/EN4165接口設(shè)計,可配置為3、6和9線制,采用航空和航天行業(yè)要求的低煙、低毒、低易燃性的輕質(zhì)、高性能復(fù)合材料制成,符合IP67防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),是一種結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性極高的信號連接解決方案。
圖3:TE的Deutsch 369連接器
(圖源:TE Connectivity)
在Deutsch 369連接器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品基礎(chǔ)上,TE進(jìn)一步推出了Deutsch 369屏蔽式連接器(可與其他369產(chǎn)品兼容互插配),設(shè)計用于需要防護(hù)周圍EMI噪聲的惡劣環(huán)境,可耐受3.6kA間接雷擊,低頻時屏蔽效果>60dB,高頻時屏蔽效果>40dB,可支持高達(dá)100Mbs的數(shù)據(jù)傳輸速度,符合MIL-DTL-38999性能等級要求。這些特性與eVTOL的設(shè)計需求是非常匹配的。
而且,Deutsch 369屏蔽式連接器采用推拉式插配,無需緊固件,并可正向盲插,有鎖定咔噠聲,且采用防斜插接口設(shè)計以防止接點損壞,因此特別適用于盲配和可視性較低的裝配場合。這些易用性上的優(yōu)化設(shè)計,十分有利于降低維護(hù)成本,也是eVTOL設(shè)計所看重的重要特性。
圖4:TE的369屏蔽式矩形連接器
(圖源:TE Connectivity)
線纜
除了連接器,線纜也是eVTOL互連方案中不可或缺的組成部分。
如上文所述,為了獲得擴(kuò)展性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢,eVTOL的開發(fā)者傾向于選用現(xiàn)成的商用產(chǎn)品,而不是定制解決方案。這也就意味著,一些大眾市場的主流技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),也會被應(yīng)用到eVTOL中。比如在信息娛樂和機(jī)艙內(nèi)部設(shè)施的高速數(shù)據(jù)互連通信中,USB就是一個必然的技術(shù)選項。
不過,普通的USB互連產(chǎn)品顯然無法滿足eVTOL特殊的設(shè)計要求,這就需要可靠性更高的產(chǎn)品來補(bǔ)位。TE的Raychem USB 3.1電纜就是為此而打造的產(chǎn)品。
Raychem USB 3.1電纜支持的帶寬是USB 3.0的兩倍,數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到了10 Gb/s,同時支持USB 2.0傳統(tǒng)應(yīng)用,能夠滿足機(jī)上娛樂(IFE)等應(yīng)用日益增長的數(shù)據(jù)吞吐量的需求。該電纜具有-65°C至200°C很寬的溫度范圍、2000psi的護(hù)套抗拉強(qiáng)度,以及符合可燃性標(biāo)準(zhǔn)等特性,可應(yīng)對惡劣環(huán)境的挑戰(zhàn),提供足夠的可靠性和安全性保障。
此外,與市場上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)膠帶纏繞結(jié)構(gòu)相比,Raychem USB 3.1電纜結(jié)構(gòu)支持?jǐn)D壓組件和護(hù)套的使用,令端接大為簡化,這也是eVTOL所需的一個優(yōu)勢特性。
圖5:Raychem USB 3.1電纜
(圖源:TE Connectivity)
線纜管理
有經(jīng)驗的工程師都知道,在互連方案的設(shè)計時,除了連接器和線纜的選型,線纜管理也十分重要,它可以讓系統(tǒng)中的布線更為整潔有序,降低后期維護(hù)維修的成本。這一點在空間受限的eVTOL中顯得尤為重要。
TE的EM70x復(fù)合P型夾就是一種適用于eVTOL的輕便、快速并且高效的線纜管理解決方案。具體來講它有三個優(yōu)勢:
快速
快速鎖定功能讓操作員能夠根據(jù)需要快速打開和關(guān)閉夾具;使用無硬件鎖定機(jī)制,將FOD(異物碎片)進(jìn)入的風(fēng)險降至盡可能低。
靈活
獨(dú)立的安裝和夾緊功能,可實現(xiàn)靈活和模塊化的裝配過程;精心研制的PEEK(聚醚醚酮)材料,在保持強(qiáng)度的同時實現(xiàn)了輕質(zhì)化;有多種尺寸可供選擇(如03、05、07、09、11、13、15、17、19和21),滿足廣泛的應(yīng)用需求。
易用
無工具鎖定和解鎖功能,實現(xiàn)了快捷的線束安裝和維修;符合人體工學(xué)的設(shè)計,讓操作員使用起來更舒適,從而縮短裝配操作的時間,提高工作效率。
EM70x復(fù)合P型夾可在-65°C至85°C的溫度范圍內(nèi)工作,在商業(yè)航空、軍用航空航天、軍用車輛、船舶、工業(yè)車輛、鐵路和汽車等領(lǐng)域已經(jīng)有很多成功的用例,在eVTOL中應(yīng)用自然也會游刃有余。
圖6:EM70x復(fù)合P型夾
(圖源:TE Connectivity)
本文小結(jié)
根據(jù)摩根·斯坦利的研究報告中,2020年全球城市空中交通(UAM)市場規(guī)模為80億美元,預(yù)計到2050年,這個領(lǐng)域潛在的市場規(guī)模將達(dá)到9萬億美元。這意味著eVTOL面對著一個巨大的市場發(fā)展空間。
圖7:全球城市空中交通潛在市場規(guī)模
(資料來源:Morgan Stanley)
而置身其中的玩家在這個新興市場中是否具有強(qiáng)大的競爭力,關(guān)鍵就是要看其是否有出色的“跨界”能力,能夠充分利用航空和汽車行業(yè)的成功經(jīng)驗和優(yōu)勢資源,快速構(gòu)建起支撐eVTOL的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng),打造出滿足市場所需的過硬產(chǎn)品。
在這個過程中,同樣具有跨行業(yè)服務(wù)能力的元器件供應(yīng)商(如TE),以及他們所提供的具有“跨界”特質(zhì)的產(chǎn)品和方案(如本文介紹的TE互連解決方案),無疑將成為強(qiáng)力的助推器,助力eVTOL一飛沖天!
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