西门子：精益均衡且清洁如今电动垂直起降飞机eVTOL中的电气系统（8页）.pdf

1、精益、均衡且清洁 如今电动垂直起降飞机(eVTOL)中的电气系统当谈到 eVTOL 飞机时，您会发现不存在可为液压或气动系统提供动 力的发动机。一切都基于电气系统。这促使业界寻求能够以极度轻量 化的设计提供大功率的电气解决方案。如何在可保证 eVTOL 安全、高效飞行的系统之间达成完美平衡？平 台开发人员逐渐采用多学科系统方法来开发平台，以优化关键绩效 指标。通过全面数字化双胞胎，可了解某一学科中的某项创新是有助 于另一学科目标的实施，还是会对其造成损害，结合这种见解便能构 思出创意。电动垂直起降(eVTOL)飞行器形态各异，尺寸和配置也各不相同。世界各地的企业都在积极追求打造他们理想中的飞机

2、，而其追求的 用途多种多样，包括空中出租车、货运、搜救或任何其他视为必要的 功能。电气/电子系统开发-引领 eVTOL 走向成功的关键2驱动 eVTOL 企业的关键趋势eVTOL 市场环境竞争激烈目前，共有 100 家新成立的企业都以开发电动城市空中交通飞行 器为目标，旨在为城市提供空中出租车服务。少数最先实现生产与 实施的企业将成为赢家。这些企业中很多都是依赖于投资方投资的“初创企业”。大型原始设 备制造商(OEM)也纷纷通过与 eVTOL 企业建立合作伙伴关系来 投资 eVTOL 市场。无论资金来源于何处，这些企业都必须要证明其 取得了进展并最大程度地减少问题才能保持投资方及合作伙伴的 信

3、心。试图抢占城市空中交通(UAM)市场的各团队之间存在着激烈的竞 争。投资方及 OEM 将支持那些计划稳健且执行能力突出的实力强 劲的企业。但凡错过一个重要的里程碑都会使信心瓦解，可能致使 eVTOL 企业破产倒闭。eVTOL 是一种新型飞机。相关人员会面临诸多风险，因为在首个原 型开发过程中，会发现各种技术未知问题，而且还要解决这些问题。电力推进增加了电气系统复杂性eVTOL 飞机依靠电力推进，电气和软件内容水平较高，这导致系统 中的复杂程度也相应较高。与此同时，由于电池容量有限，导致性能裕量不高。电池能量密度的 提高速度还不够快。这些企业的创业性质意味着他们要在变化多端的快节奏环境中运 营

4、。要管理系统中的复杂性困难重重。这可能导致要进行多轮额外 的“测试、修正、再测试”迭代周期。这种伴随着能量密度限制的复杂性给满足包括行驶里程在内的性 能要求带来了重大风险。电气/电子系统开发-引领 eVTOL 走向成功的关键3制造分包方法进入这个市场的企业重点关注创新解决方案和上市时间。其中很 多企业都不打算建立自己的制造设施，而是会将工作分包出去。如果企业本身不参与制造环节，设计数据管理和控制就变会得至 关重要。他们必须时刻准备好从制造流程数字化中获得优势。认证要求尚未完全成熟认证环境当前正被不断定义，经历着迅速演变。目前，虽然很多项 目仍在“进展中”，但尚未有任何飞行器接受过认证。认证要求

5、生成和报告法规合规性证明，这非常耗时且成本高昂。随 着针对 eVTOL 飞机的法规不断演进，将需要进行多次迭代。新的电气接线互连系统(EWIS)认证要求需要生成维护出版物，其 中要包含记录物理设计和安装流程的文档。电动垂直起降(eVTOL)解决方案有颠覆直升机市场的潜力。电气驱动：更可靠、复杂程度更低、更易于维护-颠覆市场的潜力eVTOL 与直升机相比：噪声降低安全性提升可靠性提升成本降低4 倍15 倍2 倍10 倍+电气/电子系统开发-引领 eVTOL 走向成功的关键4资料来源：2018 年保时捷咨询垂直交通的未来如今 OEM 面临的电气系统挑战可以想象到，眼前会面临诸多挑战。但其中两个最

6、大的挑战就是：eVTOL 制造商如何才能使每磅有 效载荷达到足够的空中飞行时间要求，从而使 eVTOL 成为达成既定任务的可行替代方案？其 次，OEM 如何确保这种新运输方式的安全性？毫无疑问，电力储能密度的限制使全电动技术受 到制约。现代电池无法媲美液体化学燃料（某些情 况下，两者可相差 10 倍）。为了可使 eVTOL 起飞，各团队需要发挥才智，思考如何优化平台。他们必 须从头到尾对其进行全面设计，才能达成他们所 设定的特定任务目标。电力管理和平台减重的重要性最复杂平台的开发人员逐渐采用多学科系统方法 来开发平台，以使机械和电气这两个关键学科的 绩效指标得到优化。“若想搭建最佳平台，先要了