飛行汽車的那些坑,資本都清楚


據統計,全球的飛行汽車企業超過了150家,中國也有很多車企、無人機企業參與其中。但熱鬧很多,落地很少。


最近的小鵬,可謂好訊息不斷。

11月1日小鵬汽車公佈10月份銷售資料,共交付10138臺,同比大增233%,位居新勢力第一。這也是繼9月份之後,小鵬汽車連續第二個月銷量破萬臺。

前幾日,小鵬汽車生態企業、專注于飛行汽車領域的小鵬匯天也宣佈完成超5億美元A輪融資,投前估值超10億美元。此輪融資由IDG資本、五源資本及小鵬汽車領投,紅杉中國、鐘鼎資本、GGV紀源資本、高瓴創投以及雲鋒基金等知名機構跟投,集齊了眾多第一梯隊投資機構。據悉,這也是迄今為止亞洲低空載人飛行器領域企業獲得的最大單筆融資。

公佈完融資訊息後不久,小鵬匯天又宣佈正式聘請原直升機旋翼動力學國防科技重點實驗室副總師李明為整機設計中心垂直起降總工程師,而李明曾參與直10、直11、直18等直升機型號的研發。

從地下的地鐵,到地面交通,再到低空飛行,城市內部的交通方式正在進一步立體化。今年2月印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》就提出,在規劃期為2021至2035年的15年中,要發展通用航空,發展城市直升機運輸服務,構建城市群內部快速空中交通網路。

飛行汽車作為一種接近直升機的飛行器,具有垂直起降、懸停飛行等特徵,且相比於直升機對起落條件要求沒有那麼嚴格,甚至最小隻需一個停車位大小的地面,還能飛行陸行兩用。但飛行汽車距離真正的商用,到底還有多遠?

飛行汽車的前世今生

諸多飛行汽車公司在闡述產品時,往往都會以城市交通擁堵作為出發點。100多年前飛行汽車的最初發明者,也同樣有緩解交通擁堵的考慮。

1917年,美國發明家格倫·寇蒂斯(Glenn Curtiss)在紐約舉辦的全美航空展覽會上,首次展示了被命名為“Autoplane”(飛行汽車)的新型交通工具,寇蒂斯因此也被稱為“飛行汽車之父”。這架飛行汽車裝有三隻翼展達12.2米的機翼,使用汽車發動機驅動車尾的四葉片螺旋推進器,但只能實現短距離的飛行式跳躍。

1946年,羅伯特·富爾頓(Robert Folton)發明了“Airphibian”,主張“飛機可以在道路上跑”而不是“汽車在天上飛”。Airphibian具有可拆卸的機翼與尾翼,擁有150匹馬力的6缸引擎,能夠以120英里每小時的速度飛行,同時還能以50英里每小時的速度在路面行駛。

此後還有更多發明家嘗試製造飛行汽車,但不管是能跑的飛機還是能飛的汽車,飛行汽車本質上都還是一架微型的固定翼飛機,

固定翼飛機的發明,離不開對各種飛行動物的仿生學設計。從機翼的形狀、翼尖小翅到機翼上的抗震顫裝置等,都是在對飛行動物完美進化出的翅膀中某些特點的模仿之上,再疊加伯努利方程等空氣動力學領域的科學知識,精確計算速度、仰角、翼型等引數,從而實現飛行。

可飛行動物中,誰的飛行是最完美的?

美國布朗恩大學的科學家發現,蝙蝠的飛行是最完美的。因為相比於鳥類和昆蟲,蝙蝠消耗的能量與兩翼產生的升力之比最有效率,飛行過程中翼的活動控制更為自如,身體旋轉180度所需距離也只有其翼展長度的一半。

但蝙蝠也有缺點,蝙蝠無法懸停。懸停是飛行動物中較為罕見的技能,鳥類中僅有少數可以實現短暫懸停,能夠較長時間懸停甚至還能倒飛的鳥類只有一種——蜂鳥(蒼蠅等動物也可以實現懸停)。

如果按照布朗恩大學科學家對“完美飛行”的定義,懸停這種飛行一定是不完美的,因為懸停需要付出極大的能量才能產生維持住升力。但懸停在一些特定場景具有不可取代的意義,如高樓救援、消防等。

正是因為懸停如此之難,所以人類在製造飛行器之時,是在製造出固定翼的滑翔機、飛機很多年之後,才發明出能夠懸停的飛行器——直升飛機。

目前主流的飛行汽車技術路線,也是從早年的只是增加固定翼,變化為可以懸停、具有垂直起降特徵的eVTOL(電力驅動垂直起降飛行器)技術路線。

普通民航客機的推力與升力之比一般為16左右,全球鷹無人機甚至可以達到38,也就是說1份推力最大可轉化為38份升力,而升力超過飛行器重量就可以起飛。

但eVTOL基本上1份推力只能產生1份升力,能量消耗特別大。也是在高倍率放電電池技術進步的當下,通過分散式電力推進系統(DEP),用多個電機和飛控組成的動力系統替代燃油式、重量大、結構複雜的發動機,eVTOL才成為飛行汽車技術路線的新寵。

由於飛行汽車的設計既需要航空領域的空氣動力學設計基礎,也需要動力電池、電機等新能源車的基本部件,所以飛行汽車的參與者不僅有車企還有飛機制造企業,甚至還有汽車租賃企業、科技巨頭等。

2017年,Uber就聘請美國宇航局資深技術專家幫助其研究飛行汽車。分別於2017年、2018年亮相日內瓦車展的Pop.Up 、Pop.Up Next飛行汽車,則是奧迪、空中客車和義大利設計公司(Italdesign)合作研發。近兩年,還有美國的Joby Aviation、德國的Volocopter、日本的SkyDrive等一批創業公司湧現。

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國內也有億航等無人機廠商,時的科技、峰飛科技等創新企業,小鵬、吉利等車企的旗下公司等,關注空中出行或正在研發eVTOL載人飛行器。

8月以來,Joby、Lilium、Archer等國外eVTOL企業陸續登陸美股。國內企業僅僅在9月,就發生了一系列飛行汽車專案的投融資訊息及進展:

順為資本領投的沃蘭特完成數千萬元天使輪融資,其1:3縮比驗證機“TINY小胖子”完成首次試飛;

吉利旗下沃飛長空與德國Volocopter宣佈在成都成立合資公司沃瓏空泰,並下單訂購了150架德國Volocopter飛行汽車;

時的科技連續拿下藍馳創投種子輪和德迅投資種子+輪合計千萬美元投資;

峰飛科技A輪融資1億美元,其V400“信天翁”貨運eVTOL專案正在申請適航審定;

億航在第十三屆珠海航展前夕展示了旗下首款雙座載人級飛行器VT-30……

太過樂觀的預測

選擇佈局飛行汽車的企業,普遍對這種交通工具的安全性、應用場景、落地可能等方面持有樂觀預期。

在安全性上,Uber在2016年釋出的《城市空中交通白皮書》認為,飛行汽車將比傳統汽車更安全,因為通用飛機每乘客公里死亡人數即致死率是私人駕駛車輛的2倍,而飛行汽車通過分散式推進和輔助智慧駕駛,可將該比率至少降至通用飛機的 1/4,即飛行汽車的安全性可提高至私人駕駛車輛的2倍。

在商業運營上,億航釋出的《城市空中交通系統白皮書》認為城市空中交通系統更接近於公交系統,而非計程車系統,所有自動駕駛飛行器均由指揮排程系統集中監管,按照點對點固定航線有序執行。集中化管理、點對點固定航線下,將來自動駕駛飛行器直線航程的費用,可以比紐約同等路程的計程車更便宜,同時運營商也可以實現盈利。

小鵬匯天的飛行汽車專案,同樣對未來有著樂觀的預期,甚至還認為客戶不止B端,還可以包括C端客戶。

但從目前各企業已釋出或規劃中的飛行汽車引數來看,上述預期或許還太過樂觀。

小鵬匯天規劃中的第六代飛行汽車

圖源:小鵬官網

以小鵬匯天的飛行汽車為例。

在安全性上,其規劃中將於2024年量產的第六代飛行器旅航者X3宣稱將會配置的三冗餘飛控系統、雙冗餘動力系統(電池電機電控)、多個分散式降落傘、雷擊防護等,理論上確實提高了安全冗餘。

但其預設的飛行高度不過幾十米,而降落傘開啟是需要足夠高度的,可能降落傘剛開啟,飛行汽車就已經墜落地面。

在經濟性上,推力升力比過小這一先天特點,就決定了飛行汽車裡程單價可低於計程車的預測不可能實現。

A級轎車在平穩行駛時,百公里平均僅需要消耗十幾千瓦時的電力,或者不到10升汽油即可。而推力升力比過小的eVTOL,大部分能量都要消耗在維持升力上,僅僅是能源支出,就意味著飛行汽車的出行成本不可能低於計程車。

再以小鵬匯天最新發布的旅航者X2為例分析引數,空機重量560千克,最大起飛重量760千克,最大飛行速度130千米/時,續航時間35分鐘——那麼最大續航僅有75.83公里,實際執行大概還達不到這個理論續航水平。

小鵬匯天第五代飛行汽車旅航者X2

圖源:小鵬官網

旅航者X2沒有公佈其電池容量,但電池一定是飛行汽車中最重的部件,且一定要採用安全許可下質量能量密度最高的方案。假如電池佔據一半重量(新能源車電池一般佔據整車30%左右重量,考慮飛行汽車其他方面的極限減重,電池應當可以達到50%左右重量佔比),以200Wh/kg的電池組質量能量密度計算,則其電池容量為56千瓦時,百公里電耗高達73.8千瓦時。

也就是說,可載2人的飛行汽車,百公里平均電耗是一輛可載5人A級電動汽車(15千瓦時)的近5倍。

據釋出會資訊,小鵬匯天第六代飛行器旅航者X3,將從旅航者X2的4軸8槳變為雙旋翼,只能飛行變為飛行陸行皆可,且陸行續航里程大於700公里,飛行續航里程大於50公里。這一資料更是體現出,飛行汽車和自己比,其飛行與陸行的能耗差異也在10倍以上。

當然,這並不代表商業化就沒有可能,價格並不是影響飛行汽車商業化應用的唯一因素。如果一架飛行汽車每公里價格只是計程車的四五倍,對於高階客群來說其實是完全可以接受的。

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成本、安全之外,阻礙飛行汽車未來發展的更大可能,還是低空飛行的政策與市場接受度。

7月17日,據國家民航局訊息,湖南成為我國首個全域低空飛行試點省份。湖南將在3000米以下低空空域進行航空器監視通訊覆蓋、低空空域監管、低空空域執行管理等方面積累經驗,為全國低空開放提供理論依據。

飛行汽車的技術特點註定其只適合短距離客貨運輸,因此湖南全省範圍開放的低空空域並不全是其目標場域,一二線城市的市區內才是飛行汽車規劃的重點應用場景。

但中國的城市管理者對於城市安全有著更高的要求,少數實驗性質的飛行汽車或許可以在特定場地飛行,但在更多車水馬龍、燈紅酒綠之處,城市管理者與市民未必能接受頭上飛著一架架飛行汽車。

第二個“P7”之夢,第六代恐難完成

據統計,全球的飛行汽車企業超過了150家,中國也有很多車企、無人機企業參與其中。但熱鬧很多,落地很少。2017年11月13日吉利就宣佈收購美國Terrafugia(太力)飛行汽車公司,雖然有概念化產品,但至今也沒有看成功的商業應用。

問題來了,為什麼那麼多頭部投資機構更看好小鵬去造飛行汽車?

今年1月,何小鵬曾在朋友圈中提到:“(飛行汽車)從(趙)德力最初構想到現在已經經歷了7年的持續進化,總有一天飛行汽車的‘P7’會誕生,我們也能更自由地在城市低空穿梭出行。”

小鵬汽車能在第二代量產車就造出令人驚豔的小鵬P7,讓中國電動轎車賽道終於出現能夠與特斯拉轎車相匹敵的車型,這是小鵬P7的行業意義。那麼其第六代飛行汽車,能不能成為中國飛行汽車行業具有里程碑意義的一代作品?

小鵬匯天第五代飛行汽車旅航者X2真機試航

圖源:小鵬官網

小鵬固然有被看好的理由,但其產品短期內還有眾多難關、問題要解決。

首先,傳統汽車底盤由制動器、懸架、轉向構件、變速器等眾多裝置組成,轎車底盤重量可達500-800千克。第六代飛行器旅航者X3雖然會進行減重,捨棄變速器等部件,但為了兼顧路行的“汽車”功能,總有一些部件無法捨棄,這就會給飛行汽車增加不小的重量。

要知道,現在動力電池系統能量密度只有200Wh/kg左右。有研究指出,若動力電池系統能量密度由200Wh/kg提高到500Wh/kg,可使飛行汽車增加近1/4的有效載荷,巡航里程增加近2倍。但電池的化學革命非常難,飛行汽車的動力電池已經很重了,其他任何可能增加重量的做法,都將大大降低飛行時的體驗。

第二,儘管飛行汽車宣稱可以在行駛過程中隨時變換外形進行起飛,但畢竟飛行是一個需要申請空管的動作,而非一堵車就能夠從馬路上飛起來。小鵬匯天的第六代飛行汽車起飛前,需要將兩個可摺疊旋翼伸出來,車寬就會超過12米,不可能在行駛道路環境下進行起降。這樣看來,飛行汽車的路行功能可以說毫無必要。

第三,飛行汽車具有固定翼式、直升機式、旋翼機式、涵道式等多種技術路線,其中旋翼和涵道風扇是航空領域實現垂直起降的兩種基本推進方式,現有飛行汽車(eVTOL)基本都是採用多旋翼或多涵道風扇的分散式推進方案。

不管是涵道風扇還是旋翼,一般來說總是“多”比“雙”安全冗餘更好。但計劃2024年量產的旅航者X3,卻從旅航者X2的4軸8槳減少到雙旋翼,儘管仍有多項安全冗餘,但背離分散式推進設計的這種做法,卻更可能是一種退步。

由於涵道風扇的涵道體能產生額外推力,且可削弱葉尖的損失,先進涵道風扇設計的比推力指標顯著高於旋翼,僅需旋翼70%左右直徑即可產生同樣推力,且噪聲會小於旋翼。對於需要更多推力的飛行汽車來說,涵道風扇也許會是比旋翼更適合的一種技術路線?

問題又來了,面對輕量化、電池能量密度、航空電動化等短期內難以實現的難題,以及飛行汽車面臨的更多政策、監管、市場阻礙,頭部投資機構為什麼仍要投?就不怕5億美元打了水漂了嗎?

或許可以參考一個同類飛行汽車公司的案例。

8月,提供空中計程車服務的初創公司Joby Aviation宣佈,已通過SPAC方式在紐交所完成上市,股票程式碼為:“JOBY”和“JOBY WS”。

據介紹,Joby Aviation開發的eVTOL,續航150英里(約241公里),除1名飛行員外,該飛機每次可載客4人,最大速度每小時200英里(約322公里)。和小鵬匯天一樣,計劃在2024年實現量產並投入使用。與其他eVTOL飛機制造商不同,Joby Aviation將同時成為eVTOL的製造商和運營商。

截至美東時間11月2日收盤,Joby Aviation的市值已經接近60億美元。

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據天眼查資訊,小鵬匯天註冊資本為1000萬人民幣,何小鵬個人持股60.1%,趙德力廣東小鵬汽車產業控股有限公司持股19.9%,趙德力個人持股15%。

各投資機構的具體投資額沒有批露,但IDG資本、五源資本及小鵬汽車作為領投方估計佔總融資額的至少一半(2.5億美元)。投資人投後的股權佔比沒有公開,但原股東股權肯定會相應稀釋。根據公開資訊,投前估值超10億美元,投後估值若按照15億(10億原始估值+5億投資額)美元計算,則幾大投資機構股權總佔比可能在33%左右。

若小鵬匯天幾年後上市的市值,能夠達到當前Joby Aviation的一半左右即30億美元,那麼超5億美元的A輪投資方大概率就不會虧。這只是根據公開資訊粗略估算,相信投資機構內部將有更精打細算的賬本。

寫在最後

資本的玩法與製造業有所不同。

當吉利、小鵬等車企想“上天”之時,長城汽車董事長魏建軍在內部會議上表態:“長城專注造好汽車,不造手機,也不上天。”

但IDG資本合夥人崔廣福表示:“我們相信飛行汽車將會是一個萬億規模的大市場,且隨著電池技術、自動駕駛技術和材料科學領域的高速發展,人類有機會在飛行汽車上通過組合式創新來突破工程壁壘。”

五源資本創始合夥人劉芹也認為:“小鵬汽車上市以後,我和何小鵬討論公司下一步長期發展策略時,討論到中國科技公司發展戰略的內部驅動力……要敢於尋找有巨大社會價值的商業問題,並大膽投入研發,做有世界級競爭力的創新嘗試。”

資本願意嘗試飛行汽車這種全新的甚至看起來可能有些“忽悠”的專案,對未來提前探索,也是資本最大的積極意義之一。

Paypal創始人彼得·蒂爾曾諷刺矽谷偏愛網際網路:“我們想要一輛會飛的汽車,得到的卻是140個字元。”但現在,終於有更多人願意投資、研發飛行汽車了。在全世界發達國家都在研發eVTOL技術路線為主的飛行汽車時,中國企業肯定不能缺席。這不僅是一種理想主義,也有現實利益的考量。

作為關鍵技術的引領者,哪怕沒有短期的市場利益,但電動航空技術的研發,也會刺激動力電池、燃料電池、新型輕量化材料、空氣動力學設計等多個方面的進步,並給小鵬汽車的電動車研發帶來航空級別的技術儲備,長期仍將給社會、給投資機構帶來正收益。

城市空中交通既然已經興起,總要在磕磕絆絆中逐漸進步。

對小鵬來說,做飛行汽車,成則可能成為低空載人飛行器中的“大疆”;不成,也不會損失小鵬根基,積累的技術未來仍可以續用。說不定IDG資本、五源資本、小鵬汽車三個領投方中,小鵬汽車出資最多呢。

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