想象一下这样一个未来:几乎无声的空中出租车在交通堵塞的上空飞行，在摩天大楼和郊区的无人机机场之间航行。只需轻轻触碰智能手机，交通工具就能到达，对环境的影响最小。

　　这不仅仅是科幻小说。美国联合航空公司计划在芝加哥和纽约推出这些未来派电动空中出租车。美国军方已经在进行试验。一家公司签订了一份合同，最早将于2025年在迪拜推出空中出租车服务。另一家公司希望打破人们的预期，让参与者乘坐飞机参加2024年巴黎奥运会。

　　在数十亿美元的风险资本和包括波音(Boeing)和空客(Airbus)在内的老牌航空巨头的支持下，Joby、Archer、Wisk和Lilium等全球初创公司正在引领这场技术革命，开发电动垂直起降(eVTOL)飞机，这可能会改变我们的旅行方式。

　　电动航空有望缓解城市拥堵，为农村地区提供紧急运输，减少碳排放，并提供一种更安静、更方便的短途航空旅行方式。

　　但是，让这些电动飞机在全球普及，而不仅仅是富人的玩具，这一目标还远未实现。作为俄克拉何马航空航天研究与教育学院的执行董事，他对该行业的现状进行了观察。就像所有承诺的伟大范式转变一样，无数的挑战隐现——技术障碍、监管迷宫、争取公众接受的关键战斗，或许还有物理学本身。

　　为什么要让航空电气化?

　　在乔治·杰森(George Jetson)的飞行汽车和《第五元素》(the Fifth Element)中粗糙的出租车之间，电动航空的吸引力超越了新奇的事物。它的根源在于它有潜力提供高效、环保的地面交通替代方案，特别是在拥挤的城市或难以到达的农村地区。

　　虽然小型电动飞机已经在一些国家飞行，但evtol的设计目的是为了缩短飞行距离——就像今天的直升机一样，只是更便宜，对环境的影响更小。eVTOL制造商Joby收购了Uber Air，以便有朝一日将该公司的空中出租车与Uber的叫车技术结合起来。

　　在短期内，一旦evtol被认证为商业飞行，它们可能会服务于绕过道路交通的特定高需求航线。例如，美国联合航空公司计划在芝加哥到奥黑尔国际机场和曼哈顿到纽瓦克自由国际机场的短途飞行中测试Archer的evtools。

　　虽然一些应用最初可能仅限于军事或紧急用途，但该行业的目标是广泛的民用应用，这标志着向未来更清洁的城市交通迈出了重要的一步。

　　电池物理学的挑战

　　电动空中出租车面临的最大技术挑战之一是当前电池技术的局限性。

　　今天的电池在过去十年中取得了重大进展，但它们的能量密度与目前飞机上使用的传统碳氢化合物燃料不匹配。这一缺点意味着电动空中出租车还不能达到与化石燃料出租车相同的航程，限制了它们的运营范围和长途飞行的可行性。目前的运输能力仍低于传统的运输能力。然而，eVTOL电池的续航里程从几十英里到100英里以上，可以为城市跳跃提供足够的续航里程。

　　寻求提供更高能量密度、更快充电时间和更长的生命周期的电池是释放电动航空全部潜力的核心。

　　当研究人员正在努力缩小这一差距时，氢提出了一个有希望的替代方案，具有更高的能量密度，只释放水蒸气。然而，氢的潜力受到与安全储存和支持氢燃料航空的基础设施相关的重大障碍的制约。这是一个复杂而昂贵的物流挑战。

　　当然，还有最后一架大型氢动力飞机的幽灵。兴登堡号飞艇于1937年起火，但它仍然在许多美国人的脑海中挥之不去。

　　监管障碍

　　建立“4D空中高速公路”将需要全面的规则，包括从车辆安全到空中交通管理的一切。目前，美国联邦航空管理局要求空中出租车包括传统角色的飞行员。这凸显了将这些飞行器整合到空域的过渡阶段，凸显了当前能力与完全自主飞行愿景之间的差距。

　　通往自动驾驶城市航空旅行的道路充满了更多的复杂性，包括车辆操作标准的建立、飞行员认证和空中交通管制。虽然evtol已经进行了数百次试飞，但在2022年和2023年分别发生螺旋桨叶片失效和其他重大事故后，也存在安全问题。两架飞机当时都是远程飞行。

　　谁来管理这些新航空公司的问题仍然是一个公开的讨论-国家航空当局，如美国联邦航空局，州机构，地方市政当局或两者的某种组合。

　　创造未来

　　从长远来看，电动空中出租车的愿景与未来自动驾驶汽车在城市天空飞行的愿景一致，类似于《回到未来》(Back to future)中的场景。然而，这样的未来不仅需要自动化和电池效率方面的技术飞跃，还需要人们如何看待和接受自动驾驶汽车(包括汽车和飞机)在日常生活中的作用的社会转变。安全仍然是地面自动驾驶汽车的一个问题。

　　电动空中出租车能否成功融入城市和农村环境，取决于它们能否提供安全、可靠和具有成本效益的运输。

　　随着这些车辆克服了行业的许多障碍，以及法规的发展，以支持他们在未来几年的运营，我相信我们可以见证空中交通的深刻变革。天空提供了一个新的连接层，重塑了城市和我们的导航方式。

　　Jamey Jacob是俄勒冈州立大学俄克拉何马航空航天研究与教育研究所所长，俄克拉何马州立大学机械与航空航天工程学院航空航天工程威廉姆斯主席和董事教授。

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