SkyDrive公司（「SkyDrive」）是日本領先的緊湊型電動垂直升降飛機（eVTOL）開發商，今日公布其飛機設計概念文件，題為「電動垂直升降飛機在擠塞城市環境中的安全困境」。該文件闡述選擇緊湊型多旋翼結構背後的工程原理，該結構專為在空間受限的城市環境中運行而優化。
在新興的電動垂直升降飛機行業中，沒有一種「正確」的飛機結構適用於所有應用。設計選擇範圍廣泛，包括專注於長途巡航效率的帶翼飛機（例如傾轉旋翼或升力巡航配置），以及為在有限空間內運行而優化的多旋翼飛機。SkyDrive的這份概念文件探討了懸停性能、電池功率密度與冗餘之間的工程權衡，解釋了為何緊湊型多旋翼是市內流動最合適的結構。
SkyDrive公布飛機設計概念 AP圖片
設計飛機時從「飛行地點」角度出發
SkyDrive的願景是為日常城市使用創造最便捷的空中流動方案。根據聯合國《世界城市化展望》，到2030年，全球超逾六成人口將居住在城市地區。在人口稠密的特大城市中，主要商業和住宅樞紐通常位於距離市中心30公里半徑範圍內。SkyDrive的目標是這個高需求的「最後一哩」路段，無縫連接主要交通樞紐（例如高速鐵路站和機場）至最終目的地，例如辦公室天台和酒店。
SkyDrive公布飛機設計概念 AP圖片
設計概念概述
1. 城市運行中的電動垂直升降飛機「安全困境」
帶翼電動垂直升降飛機配置在利用機翼於前向巡航時產生升力方面，為長途飛行提供了明顯優勢。然而，在密集的城市環境中運行則有不同的優先考慮。在被障礙物包圍的狹窄城市空間中，精確的垂直進場、低速操控及懸停能力變得至關重要。加入傾斜機制或固定翼會增加結構重量和複雜性，進而增加懸停所需的功率。平衡前向巡航效率與城市懸停安全，是該文件探討的核心工程困境。
2. 懸停效率與「旋翼載荷」是城市地區的關鍵
在缺乏跑道的城市環境中，懸停效率至關重要。定義這一點的關鍵參數是「旋翼載荷」——即最大起飛重量與總旋翼盤面積之比。較低的旋翼載荷將飛機重量分佈在較大的旋翼面積上，顯著減少懸停所需的電池功率。SkyDrive的設計採用12個旋翼，以確保較大的總旋翼盤面積，實現低旋翼載荷並最大限度提高懸停功率效率。
3. 超越電池容量：功率輸出如何推動城市運行
考慮電動垂直升降飛機的性能時，電池有兩個主要關鍵因素。一是「能量密度」，它表示可以儲存多少能量。這主要影響飛行航程。另一個是「功率密度」，它表示可以即時提供多少功率。在需要大量功率的懸停及垂直起降中，這種功率密度變得至關重要。
在高旋翼載荷的飛機中，所需功率亦會增加，電池的功率性能可能成為垂直飛行的限制。換言之，對於用於城市的電動垂直升降飛機而言，不僅要看「電池能讓飛機飛多遠」，還要看「在需要時能安全提供多少功率」。
4. 安全冗餘與單一故障容錯
考慮飛機安全時，設計必須基於系統部分會發生故障的前提。這次設計概念探討了電池及推進摩打的冗餘。
例如，即使其中一個電池組發生故障，剩餘系統亦必須能夠繼續安全飛行及降落。這裡的一個主要障礙是前述的「懸停所需功率」。在沒有緊急前向降落跑道的密集城市地區，即使動力系統組件發生故障，飛機亦必須能夠完成安全的垂直降落。SkyDrive的設計透過保持低旋翼載荷來滿足這項要求，提供必要的功率裕度，以確保即使在單一故障情況下，亦能穩定懸停並安全垂直降落至垂直升降機場。
5. 源於短程城市旅行的「多旋翼」選擇
飛機結構本質上是由其最嚴苛的飛行階段——懸停——來決定尺寸。高旋翼載荷需要一個過大、更重的推進系統才能達到起飛推力，這會顯著降低有效載荷與最大起飛重量比——即使在前向巡航期間，這種重量懲罰亦會持續存在。對於短程城市旅行（30公里以下），攜帶笨重、過大的推進系統會導致回報減少。透過低旋翼載荷方法優化懸停動力系統，SkyDrive最大限度地減少了總推進重量並最大限度地提高了有效載荷效率。
此外，我們多旋翼的緊湊佔地面積最大限度地減少了起飛和降落所需的物理空間，在空間受限的城市環境中提供了獨特優勢。雖然帶翼飛機在超逾50公里的長程區域任務中表現出色，但SkyDrive的多旋翼結構為短程市內跳躍提供了最實用和安全的解決方案，在這些任務中，在有限的城市地點精確降落至關重要。
邁向「日常交通空中化」的未來
SkyDrive不僅關注「我們能飛多遠」，還關注「我們能從哪裡起飛」。展望城市環境中的日常運行，SkyDrive旨在透過優先發展安全至上的短程飛機，並與現有交通網絡無縫整合，實現「最便捷的空中流動，讓市民可直接從城市起飛」。透過這些努力，我們將為空中交通成為日常流動一部分的未來鋪平道路。
關於SkyDrive公司
SkyDrive是一家日本緊湊型電動垂直升降飛機公司，旨在「引領百年一遇的流動革命」。該公司於2014年開始測試電動垂直升降飛機原型機，並於2018年正式註冊成立。在其未來城市交通願景下，乘坐電動垂直升降飛機將成為城市生活的常態。2019年，SkyDrive成為日本首家載人電動垂直升降飛機公司。2025年，該公司成功展示其首款商用電動垂直升降飛機產品SKYDRIVE，在大阪世博會進行了為期一個月的示範飛行，吸引數千名參觀者。SkyDrive於2024年3月在鈴木汽車公司（SkyDrive的官方生產合作夥伴）旗下工廠開始生產SKYDRIVE。SkyDrive一直與日本及美國的民航當局合作，以獲取SKYDRIVE的認證，目標是於2028年投入服務。SkyDrive總部位於愛知縣豐田市，由工程師兼企業家福澤知宏擔任行政總裁。
（美聯社）
