先进空中交通(AAM)作为一种在短距离内运输乘客和货物的新方式即将到来。通过在城市及周边提供经济高效的服务,AAM有潜力像Uber和Lyft一样普及。实现这一目标的关键在于使AAM实现自动化。许多AAM公司致力于使其飞机具备无人飞行的能力,无论是从初步启动时就包含,还是在以后进行重新设计时实施。然而,引入无人AAM带来了众多挑战和复杂性。这些飞机到底需要多自立?公司如何使其在公共空间中安全运行?
幸运的是,汽车行业多年来一直在开发自动驾驶汽车,并取得了巨大成功。自动驾驶汽车现在在美国多个城市已频繁出现。AAM公司可以从汽车行业中学习许多经验,用于他们自己的自动驾驶飞机追求,解决上述问题,并认识到数字化转型在实现自动驾驶车辆中的重要性。定义自动化
汽车行业用五个等级来衡量车辆的自动化能力。第一级标志着一辆可以控制单一功能的车辆,如在直线运动中刹车。等级从此增加并伴随着自动化能力的数量增加。
到了第三级,车辆可以基本自动化,但仍需要有人在驾驶座上,而在第四级,车辆可以在无人状态下自主运行,除了紧急情况。第五级是车辆自动化的“圣杯”,完全不需要人工操作。对AAM来说,好消息是航空航天业已经处于第三级和第四级之间。毕竟,所有商业航班中有95%在某种程度上使用自动驾驶仪。通常情况下,驾驶员负责起飞和降落并监控飞行的其余部分以确保安全。将自动飞行引入AAM机队的基础已经存在。
公司只需确定这对于他们的飞机意味着什么。例如,Wisk是一个AAM公司,计划由远程人类监督员监控一组飞机,准备在出现问题时介入。这很容易归入第四级自动化。问题不在于设计最后5%或者教授AAM起飞和降落。挑战在于设计一个能够在不确定或意外情况下做出正确反应的计算机——正如Chesley “Sully”
Sullenberger船长在2009年成功降落一架失去动力的飞机到哈德逊河上并拯救了155名乘客一样。如果自动汽车发生故障,在大多数情况下,汽车可以简单地驶到路边等待救援。如果无人AAM在空中出现故障,后果可能更具毁灭性。因此,在获得无人飞机认证之前,AAM公司需要多花一番功夫引入进一步的冗余。他们需要向监管机构证明这些飞机能够在紧急情况下自主引导,或者换句话说,达到第五级自动化。
数字化转型是关键
确保自动化的AAM车辆安全运营需要通过数字化转型提供的关键见解。通过结合数字双胞胎等工具,汽车行业已经利用这种转型成功构建自动驾驶车辆。大多数航空航天公司已经在进行数字化转型,并将其视为追求AAM的关键。通过数字双胞胎,公司可以将物理世界带入数字世界,创建产品的虚拟表示以在构建实际原型之前进行测试和模拟。
在这里,工程师可以确定无人AAM车辆可能的行为并证明其可靠性,所有这些都在数字环境中进行。因此,工程师可以及早发现和排除设计中的缺陷并更快地将优化产品推向市场。数字化转型不仅在设计方面具有许多好处。从制造到操作支持,数字化转型可以互相交织并共享整个产品生命周期中的数据。例如,从自动AAM车辆的操作中获取的数据可以反馈到设计中,从而为下一代飞机提升性能和安全性。
数字化转型的全部潜力是巨大的,可以在整个过程中受益于自动AAM的开发。使AAM实现自动化面临多重挑战,然而克服这些挑战的基础已经存在。凭借汽车行业对自动驾驶车辆的见解和数字化转型的好处,成长中的AAM部门具备了将无人AAM安全带给公众的工具和知识。