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答案也许是:从未改变的团队文化。
Joby Aviation这家由JoeBon Bevirt创立在加州出生和长大的公司目的很明确:让点与点之间最具挑战性的空中运输“最后一英里”成为一个可访问且安静的现实。
从2010年在空旷的采石场推出飞行原型到生产多架符合要求的生产原型机飞行,这种最初商业上可行的eVTOL最终迭代将仅使用电机携带一名飞行员和最多四名乘客,带来了一种新的飞行管理方式。
然而,尽管Joby飞机是有人驾驶的,但该团队并没有为飞行员建造飞机。通过深思熟虑的选择,构成飞行乐趣的特质被从飞机的飞行控制系统中移除。当然,你可以手动驾驶它,但就像其他针对新手、对飞行浪漫不感兴趣的运营商所有者一样,会一直处于自动驾驶的状态。事实上,自动驾驶本身是不必要的,因为自动驾驶的基础是持续运行——旨在管理训练中难以避免、减轻和应对的一连串故障和风险包线。
由12个电机驱动的六个旋翼提供垂直和向前推力,以及飞行控制手段
它是如何工作的
Joby飞机由一个圆形、宽窗的机身组成,可以搭载乘客,前排只有一个飞行员座椅。机翼在大约中段横切顶部,后部有一个V形尾翼。六个大小相等的旋翼大致呈六边形:两个在前面,两个在翼尖,两个在尾部每个V形的顶点。它们可以旋转产生转化为空速的推力和用于飞行控制的推力。该飞机还使用副翼和舵(类似于Vision Jet或V35 Bonanza上的副翼)。但这些是分段的,机翼上有两套副翼式控制装置,V形尾翼上有三段尾舵。
之前的合格原型机版本有襟翼,但据Joby政府事务负责人Greg Bowles称,这些没有进入生产版本,换句话说,不需要襟翼。这六台电机从一系列电池组中获得动力,但这些电池组与迄今为止为电动飞机制造的任何电池组都不同。它们成对地为每个电机工作,并与其他对隔离,因此是双重冗余的。
Joby整机的外观看起来像一架有六个旋翼而不是主旋翼和尾旋翼的直升机,它起飞时非常安静令人印象深刻。通常,听到主旋翼向上旋转会让你竖起耳朵来抵挡声音。但随着Joby的启动和起飞,叶片的高音转速在大约100英尺外的风中几乎没有记录下来。
一种新型电机
驱动Joby飞机的“发动机”不同于见过的任何发动机,本质上是一个3D打印的钛环,由一系列铜色和棕褐色的电源组勾勒出来。很多人都问为什么Joby没有从另一家公司购买电机——市场上有这么多可供选择。Joby发现,通过使其完全符合目的,自己的团队可以在重量和尺寸方面做得更好。核心从中间的3D打印钛外壳开始,驱动旋转的磁铁由铜和钢制成。通过购买大卷铜和大钢板,用原材料制造这些东西。
三个引脚,三个引脚——这实际上是两个电机,有两组三相绕组。这个电机内部有两个不同的电路来驱动旋转。因此,如果发生故障已经将系统分段,从而有了驱动电机的辅助手段。始终处于后台的电子大脑会找出如何重新分配剩余的动力,根据推力和飞行控制的需要调整,这需要一种管理这种控制的新方法。
统一飞行控制
eVTOL的世界几乎肯定将基于“简化飞行控制”的使用,正如《特殊适航证书现代化》(MOSAIC)所概述的那样,该文件更新了轻型运动飞机(LSA)的认证,但也为使用涵盖eVTOL在内的《联邦航空特殊条例》(SFAR)中的类似监管架构奠定了基础。
简化飞行控制对飞行员来说很简单——获取最基本的输入,找出飞行员想要实现的事情,并将其包裹在包线保护中,这样就不会失速或超过极限载荷系数。要做到这一点,这些控制绝非简单。Joby模仿了F-35等高端军事硬件的统一控制。
Joby飞机的左侧装有动力杆,右侧装有操纵杆式飞行控制装置,坐在驾驶舱中央的一个座位上。虽然起初感觉很熟悉,但使用操纵杆的方式并不像在传统飞机上那样——例如,很少需要持续施压。通常输入,然后取,动力杆同样居中——在飞行模式下保持加速,在TRC(平移或悬停)模式下保持原位。在平移模式下,可以扭转以围绕垂直轴偏航,在TRC模式下可以倾斜以平移或侧移,在机翼飞行时可以倾斜。但是,由于旋翼正在补偿升力矢量方向的变化,因此不需要保持水平姿态。
为了说明这一点,看看旋翼机中的一种常见故障模式:如果电机发生故障,计算机会加载负载,减缓对角转子的速度,并加快其余部分的速度。飞机还保持了机翼滑翔的能力——所以Joby也测试了这种模式——作为一名固定翼飞行员,这有助于把整个方案都考虑在内。
论速度,论目标
同样也不会以同样的方式看待失速速度和VNE,因为飞机的飞行计算机在大多数情况下都能保护免受这些超限的影响。Joby飞机有6个螺旋桨和10个控制面,以及一个相当先进的电传操纵控制系统,这些螺旋桨可以倾转,也可以改变叶片桨距,这造成了一种不同于传统固定翼飞机或直升机的情况,在给定的状态或机动下,有多种方法可以调整飞机。
飞行员如何实现过渡?通过模拟飞行的体验,通常只需要花几分钟就可以了解如何在标准飞行期间在正常机场的交通模式下起飞、降落和机动。FAA已经为现有的动力升降类飞行员建立了SFAR,目标是让飞行员通过基本参加类型评级课程来实现过渡。
作为其商业模式的基础,Joby在KSQL、加州帕洛阿尔托和KOAR之间使用Cirrus SR22建立了第135部运营。计划将SFAR覆盖的飞机添加到证书中,并在当地FSDO的飞行操作、维护和安全管理方面有记录。同样,Joby还建立了第141部运营,培训内部飞行员,并将增加Joby飞机。
驾驶舱一瞥
A.飞行员可以用多种方式布置这对显示器。MFD在此视图中展示了动力和推进系统示意图。
B.主飞行显示器具有一个熟悉的Garmin界面,带有空速和高度带,以及机翼和垂直飞行模式的标准化标注。
C.许多飞行员对Garmin GTC风格的触摸屏控制器也很熟悉,这是许多新型活塞式和涡轮螺旋桨飞机以及旋翼机中发现的类似控制单元延续。
D.驾驶员座椅左侧的动力杆是自定心的,允许加速和减速控制,而不是将其置于给定的动力设置。
E.飞行控制杆自中心以及偏航控制和倾斜的扭曲,根据飞行模式的不同,可以转向或侧向平移。
参数规格:Joby飞机
价格,预计:不出售,由Joby独家经营
推进系统:6个电动双绕线电机,4个在机翼上,2个在V型尾翼上
驾驶员:1
乘客座位:4
长度:21英尺。
身高:TK
翼展:39英尺。
最大起飞重量:5300磅。
空重:TK
有效载荷:1000磅。
客舱宽度:TK
客舱高度:TK
电源容量:四个锂离子电池组
耐久性:TK
航程:高达87海里
起飞速度:悬停
最高时速:200英里/小时
着陆速度:悬停
失速速度:无
随着见证最深入的垂直整合正在进行中,Joby不仅在构建eVTOL,还在构建从材料到最终生产再到运营的整个基础设施
构建童年梦想
它从一种特定类型的复合材料开始。在疫情后的全球航空航天业中,从战略位置采购原材料以制造装入飞机的部件,这可能并不罕见。但是,当Joby Aviation最初开始在旧金山东南部湾区的各个仓库中融入现实时,大多数制造商都没有参与材料的生产,更不用说购买原材料来生产小型硬件了。
这正是Joby自早期以来一直在做的事情——开发需求以及提供新型飞机性能和能力所需的技术。通过控制需求的各个方面,直至零件的最终处理,它可以更精确地得到想要的东西。
潜心工程
Joby的电池、动力总成和电子主管乔恩·瓦格纳是一位完美的工程向导。其工作涉及如何储存能量,如何将其输送到发动机、航空电子设备和飞行控制系统。
与瓦格纳合作的是飞行工程负责人杰森·托马斯。托马斯于2021年从佛罗里达州一家名为EQ Dynamics的指定工程代表公司加入该公司。在此之前,他曾与Aurora Flight Systems及其无人机系统概念合作,在此之前,曾在本田飞机公司和湾流航空航天公司担任颤振和结构工程职位。托马斯是外部载荷、气动弹性(颤振)和地面振动测试(GVT)的唯一DER。eVTOL涉及各种学科的迷人融合,这些学科必须涵盖机身上几乎每种飞行模式的新领域。
例如,螺旋桨叶片在托马斯的监督下降落——其宽弦和向下倾斜的尖端大大减少了共振,从而降低了噪音。
Joby在圣克拉拉工厂设计和制造飞机内的所有东西。7年前(2017年),Joby驾驶了第一架全尺寸飞机,从那次经历中,团队意识到,这架飞机是可行的,概念是可靠的,可以开展业务设计的。团队做出了一个非常重要的决定,建立一个工程团队来设计和制造飞机上的所有电子设备。
从讨论电池开始,然后讨论电机、执行器、所有飞行计算机等。Joby的创始成员决定雇佣团队——设计、制造和测试工程师——来创建每个关键组件。
当从供应商那里买东西时,通常会得到他们所拥有的一切,也许会有一些小的变化来满足自己的需求。但是当自己设计时,会得到自己需要的东西。
当然,这需要巨大的投资和工程平台深度才能实现——这就是为什么这么多原始设备制造商在飞机制造过程中与供应商合作制定了一份长长的零件清单。但Joby创始人JoeBen Bevirt计划从一开始就将Joby垂直整合到新水平。
机器人部署和操作知识的很大一部分来自Joby投资者丰田
如何走到今天
尽管Joby已经拥有1700多名员工,并且每天都在增长,但你仍然感觉像是一家初创公司。各种废弃组件和更新蓝图中的起源故事随处可见。Joby为确定内部和外部的最佳组合和材料而采取的举措被称为“探索”,海报在模型后面的墙上穿过这些想象。这就像还没有完全准备好把这些碎片放在仓库里,因为它们可能会在未来的某个地方得到使用或牵引力。
在实验阶段之后,过去七年是更传统的航空航天发展道路,基于需求的设计满足目。团队从头开始为飞机、发动机和所有电子设备制造所有电池组。除了飞行员界面——来自Garmin,并从Garmin那里购买显示器——但Joby制造了所有其他航空电子设备和电子设备。
人类和机器人
在访问Joby期间,生产线订单仍然有点乱。在每一个转弯点,人与机器之间的界面都占据了中心舞台。预计机器人将在制造业中发挥各种作用,而Joby从一开始就将它们整合在一起。这些整合在航空航天领域引起了共鸣,但可以看到的很多东西都源于汽车制造业。早期,丰田对Joby进行了投资,其中很大一部分投资在于Joby研发团队中丰田同事的奉献精神,这种模式在向生产过渡的过程中仍在继续。但是,这与从研发和原型到构建符合要求的可交付模型传统过渡不同。Joby一直在建造生产线,因为其已经开发了一系列原型机,所以一旦最终开始生产,生产线就会准备就绪。
Joby复合材料制造厂有大小的自动数控机床加工零件,并引导从原材料到叠层的组件。然后通过一扇机库大小的直通门,来到装配和集成设施,在那里,这些部件将连接到机身上。
飞翔和文化
现在回到文化。道格拉斯飞机公司率先提出了为员工提供全面服务的概念,假设如果他们身体健康、饮食充足、住房条件良好,这种安全感将转化为更好的工作表现、更少的病假和更少的人力资源问题。在Joby的世界里,这意味着每个人都能得到家庭式的食物等全面服务。
Joby的氛围充满活力,体现了一种真正独特而有趣的人才、激情、活力、创新、专注和积极进取的态度,这种态度在Joby是普遍存在的。
Joby的其他团队正在研究商业和运营案例,弄清楚飞机的初始运行将如何适应国家空域系统。Joby并没有试图创造隔离的空域,而是融入其中,在最初目标的关键地区与空中交通管制部门密切合作,即纽约和洛杉矶的直升机航线。
在州和地方层面,问题是,社区是否感到兴奋并准备好?低噪音特性非常有帮助——起飞时在100米外为65 dBA(传统直升机起飞时为93 dBA),巡航时降至45 dBA——在风噪中几乎无法辨认。
Joby已经可以使用美国大约5080个GA机场,但还增加了5000个直升机场。如果能保持这些着陆点的开放,这已经有很多的机会。
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