城市空中交通（UAM）市场对于eVTOL厂商而言孕育着无限的机会。这个市场同时充满许多挑战，诸如航空当局提出的多种非常严格的安全条款需要履行。然而对于UAM而言，确保安全飞行并不意味着能确保成功运营——仍需考虑大众的接受程度。

 

      达索公司的一系列调研表明确实有相当一部分人对eVTOL存在潜在需求，并且调查显示43%的美国成年人期待能在2030年使用空中出租车服务。但是，想要推进低空飞行器在高密度人群上空的运行，噪声将会是一个很大阻隔。尽管取消内燃机或喷气式发动机显著降低了飞行器的噪声水平，但事实上，未来任何eVTOL仍需螺旋桨来提供升力或者推力——这同样会产生很大的噪声，这些噪声不但使地面的人员感到厌恶，乘客也必须进行听力防护。

 

 

 

eVTOL噪声分布

 

 

 

      以前大多数飞机都是为了获得良好的空气动力学性能而设计的，而在设计阶段噪声一般都被忽略或者放在了最后需要考虑的地方。但是为了使得eVTOL成功，从一开始就需要将噪声作为核心设计考虑因素。在第一架原型机出来之前，如何得到飞机机舱内部和外部的噪声特性呢？答案就在于借助仿真手段——可以在设计初期就将噪声作为设计参数。

 

      传统飞机设计，例如固定翼飞机和直升机，有多年积累的知识和经验来做设计决策，但是对于eVTOL这一未知领域，设计师对于什么可行、什么不可行并无十足把握。eVTOL在某种程度上更加复杂，在空气动力学和气动声学领域提出了新的挑战。如果想通过生产原型机来反复试验和试错，将会付出高昂的时间成本和费用成本。

 

      通过仿真手段，设计人员可以了解到eVTOL的噪声水平，以及螺旋桨噪声如何传播至机舱内，如何传播到地面。同样，设计人员会了解到哪种桨叶设计可以实现通过最小的噪声代价换取最大的升力。可以通过仿真来测试两个大型旋翼是否会比六个较小的旋翼产生更小的噪声，然后确定这些旋翼在飞机结构上最有利的安装位置。

 

 

 

eVTOL运行时机体噪声分布仿真

 

 

 

      通过创建飞机的虚拟孪生体以及飞机运营的城市环境，eVTOL制造商可以在飞机设计阶段考虑噪声因素，并逐步进行验证和变更，而不必等飞机设计完成时才考虑这些因素。在这个过程中的任何时候，设计人员都可以在虚拟城市环境中观测飞机飞行时的乘客感受到的噪声。甚至可以模拟eVTOL受风暴、风切变以及其他环境条件的影响。所有这些工作都可以在飞机不离开地面的情况下完成。更重要的是无需加工一个零件，无需铺设一条线路就可以完成这项工作，从而节省大量成本。

 

 

 

eVTOL对城市环境产生的噪声场分布仿真

 

 

 

      需要提出的是，任何飞行器噪声的产生都和它的设计和操作方式息息相关。飞机飞过峡谷和飞过湖面时的声学特征大不相同。在运营eVTOL的三维城市场景中，一个机坪到另一个机坪可以有多条航线。地面的建筑物和其他设施决定了哪一条航线的噪声最小。

 

 

 

不同构型下空气动力学仿真

 

 

 

      eVTOL市场的成功需要求制造商解决众多设计挑战，仅仅是能够进入这个市场是远远不够的。消费者显然会要求eVTOL服务在提供有竞争力的价格的同时满足安全性的要求，但更重要的是，服务体验必须顺畅并且令人愉悦。能够提供比竞争对手安静的多的飞机是实现这一目标的重要举措，当然机舱的内饰以及娱乐设施同样重要，需要精心考虑。

 

      几十年来，“空中出租车”一直是科幻小说中的固定配置，只有非常高的设计标杆才能满足人们的期望。合适的仿真方案可以帮助设计者在各个阶段取得成功。

 

      当eVTOL制造商最终解决了各种难题后，市场需求就不再是涓涓细流，而是滔滔洪水。

 

 

 

对飞机稳定性和操作性进行仿真

 

 

 

 

整机防雷击仿真

 

 

 

 

风挡玻璃防撞击仿真

 

 

 

 

整机结构有限元仿真

 

 

 

 

电池包热管理仿真

 

 

 

 

电池包受冲击仿真