开年各家都在狂飙,但如何客观评价eVTOL项目的进展?

开年各家都在狂飙,但如何客观评价eVTOL项目的进展?

 

刚过去的1月,全国人民都在《狂飙》,咱们国内eVTOL这几家主机厂也在飙。

先是大众-山河联合研制的V.MO全尺寸样机放出首飞视频,再是吉利沃飞长空完成AE200全尺寸技术验证机的首飞,紧接着,沃兰特发布信息说全尺寸技术验证机VE25X1在年前悄默声地飞了。此外,小鹏汇天拿到了有人驾驶eVTOL产品的首个特许飞行证。紧接着时的宣布完成一轮1亿人民币的Pre-A轮融资。好消息接二连三,或许是因为疫情对行业的影响已褪去,行业进入到了报复性发展阶段。

 

【大众-山河联合研制的V.MO全尺寸样机已完成首飞】

 

这几家取得的成绩对于自身都有这不小的意义,但有朋友问我,横向拉通的话,应该怎么看待这几个项目的进展情况,谁快谁慢,谁领先谁落后,谁值得投……

 

我怕一家之言,所以最近借着出差的机会见了不少人,就这个事也进行了探讨,找到了一个比较靠谱的评价体系,分享给大家。

 

 引入概念:技术成熟度

 

万事万物都需要有个衡量标准,身高是尺子,体重有秤,eVTOL虽然是个新生事物,但对于航空产品这种研发周期很长的项目的进展,还是有工具可以来衡量,这里我们引入一个概念就是——技术成熟度。

 

具体细节有需要可以百度百科,简而言之,技术成熟度指关键技术满足项目目标程度的一种度量,是项目风险的重要要素。技术成熟度及其评估技术,最早由NASA提出并用作评估的工具,起初分为7级,后来1995NASA起草并发布《TRL白皮书》将其改为9级。2005年美国国防部发布《技术成熟度等级手册》使其趋于完善。目前,该技术主要在美国、加拿大、日本等国用于航空、航天、武器等开发领域。

 

 

 

【欧盟(EU)对技术成熟度9个等级划分】

 

技术成熟度等级的划分涉及科学与技术知识成果、实验、模拟与工程化、产品化等问题,一般认为第5级以后的成果具备一定的实用性,适合于进一步开发应用与转化,但产品化之后的市场化与产业化问题在技术成熟度等级中并不涉及。

 

将这个框架应用到如今各eVTOL主机厂的进程上,对应匹配之后大概是这样:

 

eVTOL项目的技术成熟度等级划分,从49级】

 

用技术成熟度来衡量eVTOL项目的进展,我们很清晰地看到:

 

PPT展示设计图纸或电脑特效动画展示飞机样子的,TRL顶多是4级。

 

TRL想要达到5级,关键子系统需要与最终产品上用的一致,至少是同一个大类,对于eVTOL,关键子系统包括动力、电池、EWIS、飞控、导航等。因此,支持关键子系统集成的非正式的机型通常不是缩比样机,一般需要全尺寸技术验证机或与最终产品等尺寸的框架机。也就是说,项目进度还停留在缩比样机阶段的,TRL仍还是4级。

 

完成关键子系统的试验,包括动力系统、电池、EWIS、飞控、导航、航电等,通常需要搭建动力测试台、铁鸟实验台、铜鸟实验台甚至是等尺寸的框架机,并将关键子系统集成到全尺寸技术验证机完成全机上电调试等试验,TRL才达到5级。

 

关键子系统已完成单元和集成试验,并完成全尺寸技术验证机首飞的项目,技术成熟度(TRL)在56级阶段。这时,项目已转入正式的原型机的设计、制造和集成测试阶段。

 

完成技术验证机的所有验证科目,并完成正式的原型机首飞,TRL才能达到6级。

 

正式的原型机经过多轮地面和飞行试验之后,冻结设计,确定最终用来适航取证的机型,也就是实际机型,完成实际机型的全功能开发并推进对应的适航过程,TRL才能达到7级,对应的是适航取证完成型号检查核准书(TIA

 

取得型号合格证(TC),TRL8

 

取得PC之后并投入规模化商业运行的飞机,TRL9级。

 

 

【衡量技术成熟度,不单是看飞机飞行试验,关键子系统、测试平台、需求管理、团队人员、项目管理等都包括在内,光是在电池方面,Joby就做了HIRF、振动、跌落等测试,图片源自网络】

 

 

Archer全尺寸技术验证机为Maker(上图),正式的原型机为Midnight(下图),于202211月正式亮相,从图片中可以看出两者在起落架和机头等部位的设计有着显著的差异,图片源于网络】

 

 

 路漫漫其修远兮

 

我们用技术成熟度的尺子来量下当下eVTOL全行业的情况。

 

首先,获得PCAOC并投入商业运营,才能达到TRL 9,目前全世界没有任何一款机型达到。

 

其次,获得TCTRL达到8级的,目前也没有。

 

那么7级呢?实际机型在真实的环境下完成运行验证,适航上要完成TIA,目前全球应该只有Volocopter的多旋翼Volocity接近完成。亿航的EH-216进展应该也跟Volocity差不多,接近于达到7级的技术成熟度。

 

至于全尺寸技术验证机完成关键的试飞科目,对于有机翼的eVTOL(复合翼或倾转旋翼),得完成转换飞行才算是达到TRL 6,目前国内可能只有峰飞的V1500M达到,不过问题是V1500M是过渡机型还是最终适航取证的正式机型,这个我们就不得而知了,以后有机会可以问问峰飞。JobyJAS4-1机型也是达到TRL 6,正在向TRL 7迈进。

 

Archer的技术成熟度在上文已提到, Midnight刚刚发布,未完成首飞,TRL只是5,未达到6

 

本文开篇提到的国内最近完成全尺寸技术验证机首飞的三个项目,大众-山河的V.MO,吉利沃飞长空的AE200和沃兰特的VE25,技术成熟度都在5级。

 

除此之外,虽然20231月各家狂飙突进,展现出了百舸争流的架势,但从我所获取的信息来看,技术成熟度达到5级的,除了以上提到的这几家,也没别的项目了。

 

 

 

 eVTOL的未来属于长期主义者

 

去年年底,我们写的《敲黑板!年初立的flag,主机厂们都实现了吗?》中,其实对于哪些才是eVTOL企业发展的里程碑,以及首飞的意义等进行过探讨。其中提到每个主机厂所采用的发展策略是不同的,有的就是要先飞起来,然后慢慢验证,甚至可能需要推倒重来,有的则是先把该做的都做完了才开始飞,所以首飞更像是块砖,哪里需要哪里搬,并不能作为外界判断这家公司产品进展的依据。技术成熟度这套体系,才是让大家更客观地评价eVTOL项目进展的有效工具。

 

另外,这个体系如今已经成为一些投资机构衡量eVTOL项目的常规操作。在他们眼中,这个体系也是在考验各个主机厂、创业者在商业化之前的产品和企业管理能力。

 

有些企业,机型一直更改,未向正式的原型机和实际的适航取证机型收敛,机型研发中未进行充分的理论分析、需求捕获和分析,实验室试验和技术验证平台进行充分验证但却很激进地进行飞行试验,在不同机型上没有足够的技术积累,有点像把敏捷开发和快速迭代的方法用在飞机整机这个层级的开发,这在航空领域并不一定是一个正确的选择。

 

从投资人的视角,投资人希望主机厂的技术成熟度一步一步得到扎实的提高,然后商业化。有了技术成熟度这套工具,投资人看项目进展,就不仅仅看看哪家先飞,哪家飞得多,而是要区分这些飞行试验究竟是在技术验证机、正式的原型机、还是实际用于适航取证的机型进行的。当然,进入投资尽调阶段,项目的技术成熟度就有了更多方法判断,比如看看被调企业需求文档写得如何、各关键子系统都做了哪些试验科目、各种实验平台搭建得怎么样,实验室、地面、飞行验证过程做得怎么样等等,就能够清晰地知道这些项目进展到什么阶段,以及成败的风险有多大。

 

从项目的视角,技术成熟度从5级到9级,有很长的路要走,主机厂的核心还是应该考虑如何让产品满足市场需求、完成适航、降低成本,在飞机设计、集成和适航上下功夫,这才是主机厂的核心竞争力,并不是飞得多就能达到。

 

从宣传的角度,主机厂放出飞行相关的新闻作用是最明显的,但如果对于更专业的行业关注者,飞行之外的项目进展新闻,能够让大家更了解项目的进度。这一点上,小鹏汇天做得比较好,经常有实验和试验工具相关的报道。

 

 

 

【小鹏汇天用于验证旋翼性能的旋翼试验塔】

 

总之,要判断eVTOL项目的进展,不能光看谁先首飞,更不能光看谁拿了什么特许飞行证。技术成熟度(TRL)是航空项目常用的评估工具,可以用在eVTOL项目上。eVTOL就像一场刚刚开始的马拉松,跑得快的选手,未必能最先抵达终点。一定要把握好节奏,如果为了领跑而变得气喘吁吁,很快就将以失败告终。