公众接受eVTOL前，安全“红线”该划多高？

在城市空中交通(Urban Air Mobility, UAM)的发展蓝图中，安全性是公众接受度和市场推广的核心前提。垂直起降飞行器(Vertical Take-off and Landing, VTOL)要成为主流通勤方式，必须在安全性上超越传统地面交通工具，并建立一套可量化、可验证的安全标准。本文将系统梳理VTOL的安全目标、技术突破及实现路径，深入分析分布式电力推进、自主性技术等如何共同构建比汽车更安全的空中交通系统，并探讨其面临的认证、技术与公众信任挑战。

VTOL的安全目标并非简单对标现有航空标准，而是以公众日常依赖的汽车为基准，追求更高的安全冗余。VTOL的致命事故率需达到“每1亿乘客英里0.3人死亡”，这一目标较当前Part 135航空运营(含通勤和按需航班)低4倍，较私人汽车低1倍，即实现“比开车安全两倍”的核心指标。

这一目标的确立基于对现有交通方式安全数据的对比分析(见表1)。数据显示，Part 135运营的致命事故率为每1亿乘客英里1.2人，是私人汽车(0.643人)的1.9倍；而商业航班(Part 121)的安全性最高，仅为0.004人。VTOL的安全目标不仅要超越汽车，还要逐步接近商业航空的安全水平。

表1 不同交通工具的致命事故率对比

选择Part 135作为基准而非通用航空(General Aviation)，是因为VTOL的运营模式更接近有严格监管的空中出租车服务，而非私人驾驶的通用航空飞行器。通用航空事故率高(12.1人/1亿乘客英里)，主要源于私人飞行员经验不足、维护不佳等问题，而VTOL将采用商业化运营、专业维护和标准化流程，先天具备更低风险的基础。

值得注意的是，安全目标的设定需兼顾公众认知。公众普遍认为商业航空比开车更安全，这为VTOL设立了更高的心理预期。若VTOL的安全性仅与汽车持平，可能难以获得广泛接受，因此“两倍于汽车安全”的目标具有重要的市场推广意义。

要实现VTOL的安全目标，需先明确现有航空事故的核心诱因。通过分析Part 135运营数据发现，50%的致命事故与飞行员错误直接相关，主要包括三类场景：

可控飞行撞地(Controlled Flight Into Terrain, CFIT)：指飞行器在可控状态下意外撞向地面或障碍物，多因飞行员对位置判断失误或天气条件误判。在阿拉斯加地区，此类事故占比高达60%，主要源于该地区缺乏雷达监控、实时空管和准确气象数据。

空中碰撞：由于飞行员视觉避让失效或通信不畅导致的飞行器相撞。传统依赖“看到并避让”(see-and-avoid)的规则在复杂空域难以奏效，尤其在低能见度条件下。

失速与失控：由飞行员操作失误、机械故障或极端天气引发的姿态失控。直升机在城市低空环境中失速后，自旋降落(autorotation)的成功率极低，而VTOL的飞行高度(通常低于3000英尺)进一步压缩了应急反应时间。

除人为因素外，机械失效也是重要风险源。通用航空中，18%的事故与发动机故障及燃油管理失误相关。传统直升机依赖单主旋翼和尾旋翼，任何关键部件失效都可能导致致命后果。

传统直升机的致命缺陷在于单点故障可能导致整体失效，例如发动机故障或主旋翼系统失效。VTOL通过分布式电力推进(Distributed Electric Propulsion, DEP)技术从根本上解决这一问题，成为安全性提升的核心突破口。

DEP技术采用6个以上的电机、控制器和冗余电池总线架构，即使单个电机失效，剩余动力系统仍能维持飞行控制。例如，6旋翼VTOL单个电机失效仅损失17%的推力，而电动电机的峰值功率(短时间可提升50%以上)可临时补偿这一损失，确保安全降落。相比之下，双引擎直升机需设计2.0以上的推重比以应对单引擎失效，导致效率低下和成本高昂。

DEP的冗余设计还体现在飞行控制系统中。数字电传飞控系统可实时监控电池电压、电机温度等参数，通过冗余主控制器优化性能，避免单点故障扩散。这种“无单点失效”设计，使得VTOL在动力、控制等关键系统上的可靠性远超传统直升机。

此外，DEP架构降低了对复杂机械结构的依赖。传统直升机的主旋翼需通过机械连杆实现变距控制，而DEP通过独立控制多个旋翼的转速和角度实现姿态调整，减少了机械故障风险。NASA的GL-10验证机等案例显示，DEP设计可将机械复杂度降低70%以上，显著减少维护相关的安全隐患。

DEP技术还优化了垂直起降阶段的安全性。直升机的旋翼下洗气流(downwash)速度通常为2-10磅/平方英尺，而DEP VTOL的盘载荷(disc loading)更高(10-20磅/平方英尺)，下洗气流更集中，可减少地面效应干扰，降低起降阶段的姿态失控风险(见图1)。

图1 不同垂直起降飞行器的盘载荷与功率需求关系

人为错误是航空事故的主要诱因，VTOL通过逐步提升自主性，从辅助飞行员到完全自主，系统性减少人为风险。这一过程遵循SAE自动化分级标准(见表2)，分为三个阶段：

表2 SAE自动驾驶分级标准

初级阶段(SAE 1-2级)：引入飞行员辅助系统，如自动地面防撞系统(AGCAS)，该系统已在F-16战斗机上验证，可在飞行员失能时自动规避地形。同时，广播式自动相关监视(ADS-B)系统将在2020年前普及，实时共享位置信息，减少空中碰撞风险，阿拉斯加地区的应用案例显示其可使空中碰撞率下降60%以上。

中级阶段(SAE 3-4级)：实现轨迹控制而非状态控制。飞行员只需设定目标航线，飞行器自主优化速度、爬升角等参数，减少操作负荷。这种模式已在军用无人机中验证，可使飞行员决策错误率降低50%。例如，VTOL的飞控系统可自动规划从悬停到平飞的最优过渡轨迹，避免进入危险气动状态。

终极阶段(SAE 5级)：完全自主飞行。通过激光雷达(LIDAR)、合成视觉系统(SVS)等感知技术，结合城市空域管理系统，实现全流程自主避障和路径规划。模拟数据显示，完全自主可将人为错误导致的事故率降低至Part 135水平的1/10。此外，地面“掩体飞行员”(bunker pilots)可同时监控多架VTOL，在紧急情况下远程接管，进一步提升安全性。

值得注意的是，自主性的推进将伴随严格的认证流程。本文建议采用“统计证明”路径：先通过有人驾驶积累安全数据，再逐步引入自主功能，直至数据证明自主系统的安全性优于人类飞行员。这一过程类似于自动驾驶汽车的发展逻辑，但航空领域的验证标准将更为严苛。

VTOL在主动安全之外，还通过多重被动安全技术构建“最后一道防线”，确保极端情况下的乘员生存。

弹道回收系统(Ballistic Recovery Systems, BRS)是最关键的被动安全装置。与传统直升机无法在低海拔安全自旋不同，VTOL的小型旋翼设计使其可配备整机降落伞，在动力完全失效时展开，将坠落速度降至安全范围。截至本文发布，BRS已在通用航空中拯救358人生命。新型BRS可在低速、近地面等复杂场景下工作，进一步覆盖90%以上的潜在事故场景。

机身安全设计同样重要。例如，全机气囊可缓冲着陆冲击，尤其适用于城市密集区域的紧急迫降；抗坠毁座椅可减少乘员所受冲击力，降低脊柱损伤风险。这些技术已在赛车和军用航空器中验证，正逐步适配VTOL的重量和空间约束。

智能维护系统则从源头减少故障风险。通过传感器实时监测电池循环寿命、电机健康状态等参数，结合机器学习预测潜在故障，使维护间隔延长至传统直升机的3倍以上。例如，电池管理系统可提前预警容量衰减，避免飞行中突然断电；电机温度传感器可实时监控过热风险，及时触发降功率保护。

尽管技术路径清晰，VTOL的安全实现仍面临三大挑战：认证标准滞后、极端天气适应、公众信任建立。

认证标准滞后是最紧迫的问题。现有航空法规(如FAR Part 23/27)未涵盖电动VTOL的特殊设计，需通过“等效安全水平”(Equivalent Level of Safety, ELOS)路径获得批准。这要求制造商提供大量测试数据，证明DEP、自主性等新技术的安全性不低于传统标准，过程可能耗时4-8年。

天气适应性是另一难点。结冰、强风等条件可能导致动力损失或姿态失控。结合防冰涂层(减少结冰风险)和电动电机的短时峰值功率(快速脱离结冰层)，可将恶劣天气下的可用率提升至85%以上。此外，分布式旋翼设计可通过快速调整各旋翼推力，抵消阵风影响，提升低空飞行稳定性。

公众信任则需要长期数据积累。初期运营可选择天气稳定、地形简单的城市(如洛杉矶)，逐步扩展至复杂环境，并通过透明化安全数据(如实时事故率)增强接受度。研究表明，当公众感知到的事故率低于汽车的1/2时，接受度将显著提升。

未来，随着自主性技术成熟和运营数据积累，VTOL的安全目标将进一步提升至商业航班水平(每1亿乘客英里0.004人死亡)。届时，城市空中交通将真正成为比地面交通更安全、高效的替代方案，重塑人类的通勤方式。

VTOL的安全性并非单一技术的突破，而是分布式电力推进、自主性系统、被动安全装置等多技术的协同作用，辅以严格的认证流程和数据驱动的运营优化。本文提出的“比开车安全两倍”目标，既是技术挑战，也是市场推广的必要前提。

从短期来看，VTOL需在有人驾驶模式下积累安全数据，逐步验证DEP和辅助系统的可靠性；中期通过部分自主性减少人为错误；长期则通过完全自主和智能维护，实现接近商业航空的安全水平。这一路径虽充满挑战，但随着技术迭代和产业链成熟，城市空中交通有望成为人类交通史上最安全的方式之一，为拥堵的城市带来“三维通勤”的新可能。

来源：公开信息，要点纵航整理

提示：原创文章未经允许，请勿转载

免责申明：本文中所含内容乃一般性信息，包含的价格及观点仅供贵方参考，要点纵航不对任何方因使用本文内容而导致的任何损失承担责任。

要点纵航专注于低空经济和eVTOL技术的发展，识别并研究行业的关键障碍及相关需求。我们通过提供数据、分析和见解，与行业参与者共同致力于实现安全、可持续、低成本且可及的变革性城市空中出行方式。一公里的地面交通只能带您走一公里，而一公里的空中飞行可以带您到任何地方！

如您想获取更多关于eVTOL技术的最新消息，请添加相关人员或通过电子邮件，把您的要求发送给我们。