坐落在英国范堡罗机场外围几米外的一个无名工业区的角落里,雄心勃勃的创新者AALTO的生产设施正在为其无人驾驶的Zephyr飞机的起飞做好准备。
在凯莱赫(Kelleher)大楼内,该公司的工作成果是一幅非凡的景象。其25米(82英尺)的翼展——与atr72双涡轮螺旋桨飞机大致相同——其超耐力的Zephyr 8最大起飞重量仅为75公斤(165磅),飞机可以在同温层中飞行75000英尺的高度。
除去两个小型电动机、安装在机翼上的太阳能电池阵列和使其能够维持24小时运行的电池,其光秃秃的机身重量仅为30公斤。
2022年,一架在美国发射的飞行测试样机(文件图片)不间断飞行了64天
2022年,一架试飞样机在美国发射后连续飞行了64天,总飞行距离为14万海里(25.9万公里)。这架飞机在努力保持在异常高的高度上时,由于经历了一个子系统故障,差一点就打破了耐力记录,与风暴有关的湍流记录在57,000英尺左右。
Zephyr配备轻型有效载荷,用于提供移动电话信号覆盖、在线连接服务或地球观测等任务。军事应用还可能包括建立安全的通信网络。
AALTO声称,作为天空中的桅杆,一个Zephyr可以在最困难的地形上实现与多达250个地面塔相同的移动电话覆盖范围。重要的是,这比使用低地球轨道卫星更有效,成本也低得多。
AALTO目前正在努力寻求认证,同时为该项目制定工业和运营计划,该计划的发展根源可以追溯到空中客车防务与航天公司和Qinetiq的所有权和20多年。
这家利基公司现在作为空客的子公司运营,空客于2022年5月将其拆分,但仍保留全部所有权。
“我们的想法是发展公司,引入外部合作伙伴作为股东,这将是战略性的,而不仅仅是财务上的,”AALTO首席执行官萨默·哈拉维解释说。
他表示:“我们一直在与许多潜在的战略合作伙伴接洽,但我们只是想确保我们做对了。”“这些对话正在进行中,但目标不是基于时间,而是基于质量。”
目前的目标是在2025年底之前通过英国民航局(CAA)的型号认证,届时该公司希望准备好开始为使用该飞机机队的客户提供托管服务。
其核心将是在全球可能建立六个所谓的aaltopports。每个都将不仅作为飞机的发射和回收点,而且还将作为生产和维护设施的所在地。
哈拉维说:“我们需要世界各地的地方,那里的天气对我们有利,而且一年中持续时间尽可能长。”他说,这种多地点计划意味着“如果我们不能从一个特定地点起飞,我们就从另一个地点起飞”。
AALTO计划在肯尼亚建立第一个这样的设施,该设施在气象评估中名列前茅,并且跨越赤道,最大限度地发挥了在空中为太阳能电池板充电的潜力。与肯尼亚当局的谈判仍在继续。
AALTO首席执行官萨默·哈拉维希望公司的服务能造福人类
哈拉维说:“我们仍在寻找在世界各地建立其他三个、四个或五个中心的地点。”巴西被视为另一个可能的地点,而合适的全球传播也表明可以在中东和亚太地区建立站点。
“它使国家处于创新的前沿,并带来高层次的就业机会,”哈拉维在谈到潜在东道主的好处时说。
与此同时,AALTO的首席工程师正在努力完善其制造和组装流程。这将包括指定分包商承担大规模的生产。它的工业化计划是大胆的,最终目标是每周仅在法恩伯勒装配线上完成一架飞机。
总工程师菲利普?布里格斯表示:“我们需要从整个行业引进最优秀的人才,才能取得成功,这就是为什么空客将AALTO从核心业务中剥离出来,并吸引了我们现有的高管。”“我们拥有非常不同的技能,这将使我们能够以最有效的方式进入市场。”
例如,首席技术官皮埃尔-安托万·奥堡(Pierre-Antoine Aubourg)拥有丰富的此类知识,他曾在空中客车直升机(Airbus Helicopters)担任监督工业转型的生产专家。
布里格斯说:“我们将外包,这样我们就能有一条更简单的最终装配线。”这也将在海外地区标准化——这种做法被哈拉维称为“宜家式”组装模式。
车辆的结构包括使用轻质碳纤维组件,这些组件组装成机翼结构,然后用电线连接并覆盖在聚酯薄膜上。太阳能电池阵列和电池的安装数量可以根据任务和耐力要求而变化。
目前的有效载荷选项包括空客防务与空间公司开发的不透明地球观测传感器,其重量仅为5公斤。从65,000英尺的高度,它的覆盖范围大约为22 x 11纳米(40 x 20公里),地面成像分辨率为18厘米。另一种通信有效载荷重达8公斤。
平流层在操作上面临着独特的挑战,它具有低气压、白天高温和夜间极冷的特点。
在黑暗中待了几个小时后,飞机的电池逐渐恢复充电,使西风号能够在中午左右回到7.5万英尺的最大高度,然后开始储存多余的容量。
“在日落前两小时,我们停止充电,然后当它下降时,我们将势能转换为动能,并节流马达,”飞行运营副总裁里奇泰勒解释说。然后,它在大约6万英尺的高空夜间巡航,“消耗的能量比标准微波炉还少”。
布里格斯说:“我们已经在平流层证明了我们可以在夜间使用有效载荷——这是真正困难的部分。”
AALTO已经测试了长达180天的电池寿命,但最终的目标是能够维持长达一年的不间断飞行。
范堡罗机场附近的工厂正在加紧生产
该公司航空业务主管大卫?汉塞尔(David Hansell)解释了寻求监管部门批准的复杂性。“你正在认证一种全新的航空形式,”他指出,并指出“运营商可能在两个大陆之外”。
尽管这意味着监管机构可能“比业界落后几步”,但他表示:“迄今为止,从监管机构、各国到国际民航组织,情况都非常积极。”
哈拉维说:“民航局和其他机构有机会站在技术的前沿,通过证明一种非常高水平的创新,同时又对人类真正有益——也就是说,提供一种连接人们的服务。”
AALTO的一个关键要求是确保多个机构的并行验证批准。
作为其进步的一个例子,泰勒指出:“(2022年)在四天的时间里,我们离开了美国国家空域系统,一路飞到了伯利兹,在多个飞行情报区运行。
“我们用多个有效载荷进行了实时捕捉,在24小时内拍摄了14500张照片。在这次任务中,我们绘制了广泛的地理范围,超出了卫星的能力。”
虽然商业交通将远低于Zephyr飞行器,但AALTO的飞机必须能够在发射后缓慢地到达操作高度,而不会给他人带来不便或风险。
汉塞尔对高空领域有着独特的看法,他之前也曾在谷歌Loon项目中负责航空政策,并在Facebook的Aquila项目中工作过——这两个项目都试图扩大全球互联网连接。
Facebook在2018年取消了太阳能飞机Aquila项目,而谷歌在2021年叫停了使用高空气球的Loon项目。
汉塞尔说:“出于许多充分的理由,也出于一些过时的原因,飞机认证的模式依赖于坐在飞行甲板上的高技能机组人员对飞机的直接控制,因此监管机构就生活在那个世界里。”
“我们有责任每次都去证明我们不仅是安全的,而且我们是空域的好伙伴。我们不会给旅客或货物带来不便,除了我们提供的好处之外,人们甚至不应该知道(我们在那里)。”
“我们不会飞越人口密集地区或拥挤的空域,”哈拉维补充说。“我们不运送乘客——我们的风险等级很低。”
与监管机构的讨论包括寻求灵活性,以便在恶劣天气、性能下降或通信链路中断或丢失的情况下,将车辆移出车站并进入预先定义的临时避难所。
泰勒指出:“这架飞机可以自主飞行7天。”在此期间,操作人员可以尝试重新建立通信,或者根据需要选择终止平台。这将通过将飞机置于一个安全区域的失速状态来实现,之后它被设计成以一种受控的方式下降,泰勒将其比作梧桐树的种子落下。
如果失去通讯,飞机可以自主飞行7天
然而,如果它遇到结构故障,它的电池直接系在飞机的脊柱上,它的机翼将在其外部二面体点分离,并“扑下”。
AALTO有一个内部飞行员培训团队和模拟器,可以模拟不同的天气现象和系统故障。迄今为止,该公司已经培训了100名操作员,从经验丰富的无人驾驶飞机飞行员到没有经验的人,每个人都完成了长达六周的课程。
该公司还拥有自己的任务规划学院,为“和风”的其他支持人员提供培训,为未来7天的飞行活动做准备。这是由飞机每30秒发送一次关于其状态的短信来支持的,系统延迟大约为5-6秒。
但由于这架飞机几乎不需要人工干预,该公司计划最终由一名操作员和任务规划人员同时负责多架飞机。
AALTO已经进入了下一轮的活动,使用了一辆小规模的低水平测试车。2月中旬,在威尔士西海岸的一个军用靶场进行了首次飞行。
泰勒说:“它使用的航空电子设备与大型飞机完全相同。”“我们正在研究飞行控制系统和马达控制器的变化。”
但是,当两家全球领先的科技公司在金融和创新方面的实力都失败时,AALTO为什么相信自己能够成功呢?
汉塞尔指出:“谷歌Loon拥有这项技术,市场渗透率也很高,但当你使用气球时,你无法准确控制它们的去向。”与此同时,Facebook为开发翼展43米的飞机付出了高昂的成本。
谷歌Loon项目尝试使用高空气球来放飞互联网连接设备
他表示:“它们是拥有巨大资源的大公司。”“但从本质上讲,Facebook和谷歌并不是航空公司。他们不像航空公司几十年来那样思考和运营。我们欣赏建造飞机的经济性,投资回报的时间表,以及安全建造和运营飞机所需的监管观点。我们在能力和性能之间取得了适当的平衡。”
值得注意的是,这种能力也随着时间的推移而成熟:2008年,“和风”的早期迭代首次到达平流层,但该技术又花了十年时间才完全赶上设计要求。
Halawi认为,AALTO为客户提供全面管理服务的能力是市场上一个明显的差异化因素。他建议,潜在用户应该发现这种体验更类似于使用司机,而不是简单地租一辆车。
“我们正在考虑的是提供服务,这样我们的客户就不用担心与飞行、从某处起飞、维护有关的航空因素。重要的是应用程序,而不是车辆的所有权。”
随着环境问题在全球范围内日益重要,他指出了太阳能和电池驱动的Zephyr的绿色证书。“我们提供的服务从头到尾都是完全可持续的。我们不需要燃料来发射火箭或操作卫星。
无人驾驶飞机翼展25米,但最大起飞重量只有75公斤
“我们认为,至少在最初阶段,在我们提高产量之前,我们的需求将大于供应,”他在谈到市场兴趣的强劲程度时表示。
他表示:“我们已经与一些潜在客户进行了接触,这些客户要么与我们合作展示某种能力,要么我们正在为他们执行一些实际任务。”“他们非常相信我们正在做的事情。”
该公司此前已宣布向英国国防部出售两架Zephyr飞机。
布里格斯表示:“客户的需求非常压抑。”他指出,“每当发生自然灾害”时,公司也会联系AALTO,看看该公司能否为人道主义救援工作提供支持。
他表示:“我们正处于需求呈指数增长的风口浪尖——当然,我们看到了人们的兴趣,以及我们为未来两年计划的工作。”
从长远来看,AALTO正在研究开发更多的飞机,可能包括更大的型号,以提供更大的续航力或多载荷能力。