美国空军计划将eVTOL军事化
新一代电动航空的兴起,尤其是eVTOL的迅猛发展,充分引起了各国军方的注意,这种飞行器结构形式相比直升机更加简单、采购和维护成本低、起飞准备时间短响应敏捷、低噪环保舒适、动力系统性能不会因高度和温度变化而大幅降低、起降场地要求低等,更适合执行时效性和隐蔽性的军事任务。本文主要介绍的是美国军方对eVTOL的应用思考和给予的相应支持,以供参考。
电动垂直起降飞行器(eVTOL)为低空领域主要产品形态,你可以把它理解为升级的直升飞机。其推进方式相比传统涡轮燃气发动机有了根本的改变,因此相比于传统直升机,eVTOL无污染、噪声低、更加安全可靠,是一种更符合未来城市空中交通出行的产品。
在这一背景下,美国空军启动了“敏捷优势(Agility Prime)”项目,尝试将eVTOL技术纳入其作战和后勤体系。这一举措不仅旨在应对未来可能面临的复杂战场环境,也为美军的后勤运输和灵活部署带来了全新选择。
美国陆军、海军、海军陆战队(相对独立于海军)、空军发布了一系列针对新一代电动飞行器的研究性项目,飞行器的用途包括侦察、运输、后勤,可运送士兵、伤员、医护和工程兵、军用物资等,这也使得军事用途成为了eVTOL企业的第一桶金。eVTOL参与军用,双方都可以得到不少好处。
美国基于eVTOL(电动垂直起降飞行器)技术的发展时间轴,以及美国空军(USAF)和NASA在这一领域的参与情况
为了探索eVTOL技术在军事中的应用潜力,美国空军在2020年正式启动了“敏捷优势”项目。该项目的目标是通过与多家eVTOL制造企业的合作,推动商用电动飞行技术的军用化进程。
美军希望通过这一项目,加速“第三次航空革命”的到来,为未来的空中机动系统奠定基础。其核心技术领域涵盖了电动与混合动力、自主飞行以及先进材料和制造工艺等。
2023年9月,美国eVTOL制造商Joby航空成功将第一架实验性eVTOL飞机提前六个月交付给美国空军。该飞机在爱德华兹空军基地进行了首次部署,旨在展示其在基地内部和短距离运输任务中的应用前景。Joby航空表示,该机型具备“零排放”和“独立于跑道”的特点,能够显著提高基地内部的交通效率,同时与NASA的合作也将进一步探索这种飞行器如何融入国家空域系统。该机的交付,标志着eVTOL技术的军用化迈出了关键一步。该机型设计速度可达每小时320公里,最大航程在280至370公里之间,能够在基地内部进行货物运输和人员输送任务。
美国空军研究实验室表示,该机型未来将被用于验证其在物资补给、短途空中运输和战术支援等方面的能力,并与NASA合作,共同研究eVTOL技术在全国空域系统中的应用模式。
Joby航空的成功交付,不仅展示了eVTOL技术的实际应用前景,也为未来的电动飞行器在军事中的广泛部署提供了重要参考。通过与NASA和其他机构的合作,美军希望借助eVTOL的试验,为未来的新型飞行器发展积累数据和经验,并探索这一技术在更广泛的军事和民用领域的潜力。
总而言之,“敏捷优势”项目的启动,标志着美军在垂直起降飞行器领域的战略布局发生了重大变化。该项目不仅通过引入新型电动飞行器来增强空军的机动能力,也为未来可能出现的分散式作战提供了新的技术支持。
值得一提的是,针对eVTOL技术在军事中的潜力,美国知名智库兰德公司也在其最新报告中建议,美国空军应更积极地将eVTOL飞行器纳入其装备体系。
兰德公司认为,eVTOL技术可以有效提升美军在基地内部运输、短距离后勤支援和隐蔽作战方面的能力。特别是在面临未来高强度对抗环境的背景下,eVTOL飞行器凭借其灵活性和低噪音特性,可以减少敌方侦察和打击的威胁,进一步提高作战部队的生存能力。
电动垂直起降飞行器不仅能够支持“绿色军队”发展目标,减少碳排放,同时其技术成熟度和成本相对较低,能够通过与商用技术的融合,迅速实现大规模部署。这一观点与美军正在推进的“绿色发展”和“敏捷作战”战略高度契合,显示出eVTOL飞行器在未来军事中的多重价值。
eVTOL飞行器虽然起初设计的主要用途是城市空中交通,但其技术特性也为军事应用提供了不少潜力。低噪音、灵活性和环保特性,使其能够在特定的军事场景中发挥独特作用。
eVTOL的低噪音特性为隐蔽性作战提供了新的可能性。相比传统的军用直升机和倾转旋翼机,eVTOL的电动系统运行时的噪音水平更低,这使得它在特种作战或侦察任务中更难被敌方发现。
此外,eVTOL的零排放特性契合了美军的“绿色军队”发展目标,减少了对传统燃料的依赖,有助于提高部队在复杂或后勤受限环境中的作战灵活性。
其次,eVTOL无需跑道的垂直起降能力使其成为分散基地和小型前沿基地的理想选择。随着现代军事冲突向分散化作战模式转变,美国空军需要具备快速部署和灵活反应的能力,而eVTOL正是应对此类需求的理想工具。
eVTOL噪音水平图示
在未来的发展中,eVTOL军用化的技术突破方向主要集中在以下几个方面:
首先是电池技术的进步。随着固态电池和新型储能材料的研发推进,eVTOL的航程和载重能力有望逐步提高,从而满足更高强度的军事任务需求。
其次是混合动力系统的引入。一些eVTOL公司正在探索将电动驱动与燃油驱动相结合的混合动力方案,这将使eVTOL在提高航程和载重的同时,保持较低的运营成本和灵活的部署能力。
此外,材料科学和自适应飞行控制系统的发展,也有助于提高eVTOL的可靠性和适应性,使其能够在更复杂的战场环境中执行任务。
除了上述方面之外,eVTOL的军事化应用仍面临一些挑战,如自主飞行技术在战场环境中的安全性问题、恶劣环境下的可靠性测试,以及与现有作战体系的兼容性等。这些挑战需要在未来的研发和实验中逐步克服。
总体而言,eVTOL技术的引入为美国空军提供了一种低噪音、高灵活性且环保的新型作战工具,特别适用于分散作战、隐蔽行动和基地内运输等任务。
全球范围内,eVTOL市场规模也在迅速扩大。2023年全球eVTOL市场规模达到125.3亿美元,预计2024年将增至140.8亿美元。Morgan Stanley预测,到2030年全球eVTOL行业市场规模将达到3000亿美元,2040年有望超过万亿美元。
eVTOL在航空业界和投资界引起了广泛关注,其应用领域包括城市交通、医疗运输、物流配送和旅游观光等。目前,全球eVTOL概念产品数量已超过1000个,显示出该领域的巨大潜力。
中国eVTOL市场正在快速发展。2023年,中国eVTOL产业规模达到9.8亿元人民币,同比增长77.3%,主要集中于中南和华东地区。多家国内公司已经发布了代表性的eVTOL产品,并进入试飞测试和适航取证阶段。此外,中国政府积极推进新能源汽车和智能交通领域的发展,其中包括eVTOL技术的研究和开发。
eVTOL具有多种优势,如智能技术应用、起降方便、电气化、低噪音、低排放和高巡航效率等。这些特性使其在城市内部、城郊及城际交通中有广泛的应用前景。随着技术的成熟和市场的拓展,eVTOL成为未来城市出行的主流方式。
虽然目前eVTOL在载重和航程方面仍有限,但随着电池技术、混合动力方案和材料科学的进步,其军事潜力将进一步释放。“敏捷优势”项目的设立,标志着美军在应对未来战场挑战时,正加速从传统作战向灵活、分散和环保作战的转型。这不仅是技术革新,更是对未来战争模式的前瞻性布局。在大国竞争愈发激烈的背景下,eVTOL技术的应用将重新定义军事竞争的焦点,成为新兴技术博弈中的重要一环,不仅对现有战术能实现良好的补充或者辅助,更是对于新型战术的开发和部署有独特价值,值得大国持续关注。