无论是道路上的汽车还是电动垂直起降(eVTOL )飞行器,电动汽车都围绕类似的电动机构建。但它们之间也存在一些关键差异,包括零部件成本、重量和冗余度。

Jon Wagner曾在特斯拉担任电池工程高级总监五年,之后于 2017 年加入位于加利福尼亚州的 eVTOL 开发商Joby Aviation。他与IEEE Spectrum谈到了汽车和飞机工程之间的差异。

电动垂直起降飞行器(eVTOL)的发动机与汽车发动机有何不同?

乔恩·瓦格纳:一般来说,地面交通运输更注重成本与重量的权衡。比如,为了减轻一定的重量,你是否愿意在零部件上投入更多资金?地面交通运输的权衡仅限于车辆本身,成本在某个临界点上占据主导地位。而航空领域,成本与重量之间的权衡则更为复杂。因此,为了实现更轻的重量或更高的效率,电动垂直起降飞行器(eVTOL)制造商愿意投入更多资金。

另一个关键区别在于安全性。本质上,目前地面交通和航空领域使用的电机技术基本相同,因此故障模式也类似。但航空领域对飞行和着陆的安全性有着更高的要求,这就决定了设计中如何尽可能降低故障发生时的风险。在地面交通领域,很多情况下,发生故障后的应对措施是安全地靠边停车。而在航空领域,由于没有靠边停车的余地,应对措施只能是冗余设计。

电动汽车电机是否采用了冗余设计?

瓦格纳:通常情况下,电动汽车驱动系统设计冗余并非仅仅为了冗余本身。现在有些汽车采用全轮驱动——前后各有一个电机——冗余只是次要功能。但设计之初的主要目的并非实现冗余。

Joby 的 eVTOL 制造与电动汽车制造相比如何?

瓦格纳:在汽车等成熟行业中,开展大规模工程项目最有效的方法是将系统拆分成若干部分,然后外包给能够出色完成每个部分的供应商。缺点在于,当问题被拆分成三个部分时,每个部分之间就会出现接口边界,而这些边界总是会造成效率损失。我们成功地设计出了高度集成的解决方案,而无需承担这些制造成本。

有没有哪些材料让你特别兴奋?

瓦格纳: Permendur(一种钴铁合金)的价格通常是传统汽车钢的十倍左右。这可是一笔不小的开支,也正因如此,它通常不用于地面交通运输。虽然它的性能提升幅度不大,但足以让它在航空领域引起人们的关注。

电动飞机能像陆地电动汽车一样流行起来吗?

瓦格纳:我一直想在动力系统方面成为一个极具前瞻性的人。然而,这些年来我学到的一点是,动力系统的研发需要极大的耐心。开发一种全新的动力系统是一项艰巨的任务,但我非常有信心航空业会承担起这项任务。我们Joby公司当然也在进行这项工作,而且我相信随着时间的推移,这项工作将会不断拓展。

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