Beta电动飞行器的三驾马车

Beta开始生产其全电动Alia飞机,并继续扩大其充电网络。Beta的三驾马车已经形成,充电站、eCTOL和eVTOL。
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现状
Beta最近为其Alia飞机开设了17500平方米的新制造工厂,这是这家2017年成立总部位于佛蒙特州南伯灵顿成为世界领先电动飞机公司之一的最新迹象。Beta有两架Alia原型飞机,目前正在为两种未来型号进行测试:CX300电动常规起降(eCTOL)和A250电动垂直起降(eVTOL)飞机。两架飞机有80%的共同设计元素,为商业化和认证创造了一条简单、精简的道路。Beta计划每年生产300架飞机,并最终雇佣数百名工厂工人,超过目前的600名员工。
新工厂位于伯灵顿国际机场(BTV),设施配备了260口地热井,用于大楼内的温度控制,包括近三英亩(1.2公顷)的屋顶安装太阳能电池板。
佛蒙特州的清洁电网在美国处于领先,98%的电力来自可再生能源,其中大量来自魁北克的水力发电。2014年,伯灵顿成为美国第一个实现100%可再生能源的城市,因此在机场为Alia充电是完全无污染排放的。
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Alia
截至新工厂开幕式,Beta已经对其电动飞机进行了超过10000小时的测试,并在电池系统上进行了500多次全尺寸的有人驾驶飞行;和许多其他eVTOL开发商不同,Beta还没有远程驾驶任何一架全尺寸飞机进行测试。
第二架Alia原型机(N251UT)在Beta新生产工厂的开幕式上展出
Beta的生产中心位于BTV的滑行道上,靠近总部和维修设施
在过去的三年里,Alia在飞行测试中飞行了42000公里,几乎每天都在飞行。其中,来自美国空军、美国陆军、FAA、布里斯托和联合治疗公司的飞行员进行了评估飞行。
Beta的飞机项目合作伙伴包括:Garmin为Alia提供Garmin G3000集成飞行面板;AEC提供复合材料部件,包括机翼蒙皮、翼梁、肋、机身和尾翼部件;AIT负责工厂集成、自动化和工具;基于传感器的Inceptor和油门来自Sensata科技;机电旋转执行器生产商Volz Servos提供飞行控制面作动器;索尔维将提供复合材料,这些材料占Alia结构的70%。其他供应商,如Beta的电池,尚未透露,但其他核心技术,如电推进系统,正在由Beta内部开发。
Alia取代了其首款空中出租车原型-四螺旋桨Ava XC。Ava并不是一个可行的解决方案,实际上是一款快速原型概念验证飞机。
Alia的造型灵感来自北极燕鸥,其翼展为10.4米,拱形翅膀,翼尖呈锥形,V型尾巴。该飞机能够携带635kg的有效载荷,或者最多可搭载五名乘客和飞行员。这架飞机最初推出时有四个垂直推力的螺旋桨用于垂直飞行,但作为一架eCTOL飞机,迄今为止的所有里程基本上都是在没有垂直升力螺旋桨的情况下累积的。
然而,在过去的几个月里,Beta一直在测试并同时飞行其eCTOL和eVTOL飞机。虽然Beta战略计划是首先对固定翼飞机进行认证,但仍在积极快速地推进垂直起降飞机。基本每周都会对这两种配置进行飞行测试。
一些eVTOL飞机开发商专注于空中出租车市场。Beta项目将从货物、医疗用品和人体器官的运输开始,然后是客运服务。Beta正在采取一种不那么性感,但更富有成效和实用的方法。创始人于2017年开始向民用和军用运营商推销电动飞机想法。
Beta始终专注于电池、电机、控制器和逆变器等驱动技术,这些技术将电池的直流电转换为电机和其他系统的交流电。开发用于航空级可靠性、快速响应和重量轻的高压系统是一项重大挑战。这些使团队能够以简单、务实的方式成长。今天,Beta已经走上了认证的道路,下一步是工业化的艰苦工作,进入制造业和生产。
行业观察人士认可Beta的实用方法,是目前比较明智的eVTOL项目之一。按照逻辑步骤,先开发和部署传统的eCTOL飞机,然后再开发和部署eVTOL,这是有道理的。
Alia eVTOL验证机继续进行飞行测试,截至10月中旬完成了120多次悬停飞行
Beta充电站配备了一根15.2米可伸缩充电电缆
Beta在佛蒙特州开设了一个电池研发中心
Beta已经签约了美国空军、联合治疗公司、Blade、UPS、LCI、新西兰航空和Bristow重要客户,并筹集了超过8亿美元的融资,这使Beta在飞机获得认证并开始交付时,成为美国电动航空的领军者。以及报告了近500架飞机的订单。
Beta认证eCTOL版本的决定首先引发了人们对eVTOL计划将进一步推迟的猜测。但事实并非如此,也引出了一个问题:为什么要将固定翼变体瞄准物流市场?因为,货运物流市场是个可以看得见的市场。没有人需要相信物流网络基础设施是完全有价值的,从纯粹的轮辐式模式转向网状物流网络是有意义的。
FAA于2022年5月决定对eVTOL和eCTOL飞机使用不同的认证途径,将Beta的Alia认证计划分为两种不同的设计。
Beta实际上有三个正在进行的FAA认证项目:CX300 eCTOL和A250 eVTOL飞机,以及根据第33部规则对H500A电机的认证。FAA计划于2025年初根据《美国联邦法规》第14卷第23部对Beta的eCTOL版本进行认证,除电力系统外没有其他特殊条件(预计电机将首先获得认证)。eVTOL版本预计将于2026年根据《美国联邦法规》第14卷第21.17(b)部认证为“动力升降机”飞机。
A250(最初称为Alia-250)的预计航程为460公里,最大起飞重量为2925kg。设计可搭载一名飞行员和五名乘客,或一名飞行员加上635公斤的有效载荷。生产CX300应该能够超过这些数字。2023年3月,Alia eCTOL演示机在没有有效载荷的情况下,从纽约詹姆斯敦飞往普拉茨堡,飞行了620公里。
虽然eCTOL和eVTOL版本需要单独认证,但推进、电传、电池系统、飞行控制硬件和软件的大部分工作都将作为第23部eCTOL配置的一部分完成。Beta正在调整其CX300 eCTOL生产模型。在Beta客户UPS的指导下,机身将比Alia演示机更长、更高,未提供具体尺寸。
Beta在延伸至阿肯色州和佛罗里达州的机场建造了两条充电站路线。共有13个站点已建成,另有50个站点正在建设中,这些站点将很快连接这两条路线
2021年,UPS Flight Forward宣布计划购买多达150架Beta的eVTOL飞机。空军、United Therapeutics和Blade与Beta签订了购买协议。
虽然没有货运,但Alia在新罕布什尔州曼彻斯特和佛蒙特州伯灵顿之间复制了UPS的任务。是唯一一家获得FAA许可的电动飞机开发商,可以在美国最繁忙机场周围的B级空域驾驶其无人驾驶飞机,同时支持仪表飞行规则(IFR)和视觉飞行规则(VFR)。
与传统飞机不同,Alia没有用于方向控制和飞机偏航的方向脚踏板。侧杆力传感器用于控制俯仰、滚转和偏航。利用变频技术,Alia将操纵杆力输入直接转换到飞行控制伺服系统中,以精确控制飞机副翼、方向舵和升降舵的位置。偏航控制是通过飞行员希望机头移动的方向上扭转inceptor来实现的,类似于方向舵输入。Alia的脚踏板只在地面运动时用于差动制动,而不是像大多数固定翼和旋转翼飞机那样用于方向控制。
Alia还结合了一个升降杆来控制垂直推力,类似于直升机上的总距推力。提升杆激活垂直升力电机,在垂直位置处实现100%功率,在底部实现零功率。提升操纵杆配有一个指轮,用于控制双电机推进器的动力。将指轮完全向前旋转可提供100%的扭矩。为了优化功耗,飞行员在垂直起飞后立即使用推进器,从垂直升力过渡到翼载升力,然后关闭垂直电机。推进器在巡航过程中提供推进力。
Beta的专有电机采用了由三相逆变器供电的冗余设计。电池系统包括电池组和电池级冷却,以及额外的热冗余和安全冗余。
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充电站
除了飞机开发计划外,Beta还继续发展充电设施业务,这增加了收入来源。目前,充电设施主要位于美国东海岸,计划在加利福尼亚州中部建造两座充电设施。
Beta在俄亥俄州的Wright Patterson空军基地附近也有一个充电站,这是Beta与美国空军AFWERX Agility Prime项目合作的一部分。Beta的Alia和Joby Aircraft的五座S4是首批在2020年2月开始的Agility Prime“空中认证竞赛”中晋级的公司。Beta在纽约和俄亥俄州安装了充电器,以支持跨城飞行。
2022年11月,Alia飞往肯塔基州的UPS Worldport,飞行了1400公里。在那里,美国交通部长进行了一次私人旅行
Alia于10月16日离开佛蒙特州后,于10月26日抵达位于佛罗里达州的美国空军杜克机场,行程3200公里
在2021年7月在线举行的第15届电动飞机研讨会上,Clark介绍了其充电网络的计划。地图显示,大西洋中部各州的多个充电站以及阿肯色州的一系列充电站正在建设中。2022年5月,Beta驾驶阿利亚从普拉茨堡飞往本顿维尔,飞行2250公里。
2022年11月,Alia在美国交通部长的陪同下,再次长途飞往肯塔基州路易斯维尔的UPS Worldport。往返行程1410公里,在四个不同的州进行了七站。
除了用于飞机和电动汽车的多模式充电器外,Beta的Charge Cube飞机专用3级充电器还可提供高达350kw的连续功率,仅需50分钟即可为Alia充电。15米的线缆和1.2米的低高度为飞机停放方向和位置提供了灵活性,以最大限度地减少飞机地面操作,并保持飞机与其充电站之间的安全距离。
目前,Beta在新英格兰有13个已完工的充电设施,向西南延伸至阿肯色州,并沿东海岸向南延伸。另有10个正在建设中,24个在前期建设中,16个在设计阶段。Beta希望到2025年有近150个充电站上线。可以供Beta使用,但也向所有客户开放,包括其他电动飞机以及电动汽车(EV)和公共汽车的运营商。客户按kwh收费。
除了消除尾气排放外,电动飞机的运营成本低得多。Alia的收费约为17美元,而在最近的长途旅行中,为相同航程类似尺寸的涡轮飞机提供燃料的费用为700美元。燃油发动机也会产生更多的噪音和振动,并且维护成本更高。
对于eVTOL和eCTOL飞机开发商来说,寻找一种性能更强大、价格更实惠的锂离子电池是一项重大挑战。一个相关的问题是能量密度和电池重量。Beta目前正在佛蒙特州的一家前Energizer电池厂研究中心进行下一代电池研究。
Beta目前正专注于商用电池技术,但预计在本世纪末之前,这一领域将改善40%。在过去的五年里,一直在开发专门用于航空航天的高压电池组,并在过去的三年里使用内部开发的电池组飞行。在那段时间里,Beta用四种不同类型的电池组组装了电池组,利用技术进步来提高飞机的性能和简洁性。已经进行了大量的内部和外部性能和耐久性测试。2022年,Beta团队与FAA和NIAR成功地对其一个电池组进行了15.2米的跌落测试。
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人力供应链
至于训练,软件制造商Laminar Research的创始人Austin Meyer开发的X-Plane飞行模拟器X-Plane 12正被用于训练这两架飞机上的飞行员。模拟程序有助于验证Alia的物理特性。
为了支持员工,Beta创建了员工发展计划。正在与位于纽约普拉茨堡的尚普兰谷技术教育中心(CV-TEC)合作,向学生传授电动飞机的技术和操作。被选中的学生可以参加为期10周的项目,从中可以获得该领域的专业认证。
Beta在2022年和2023年夏天有70多名实习生,并有一个高中就业影子计划,帮助年轻学生对科学、技术、工程和数学(STEM)项目感兴趣并参与其中。
Beta飞机:根据FAA注册信息
Beta的新制造厂只是最新的工厂。Beta总部/研发大楼及其维护和培训中心也位于佛蒙特州南伯灵顿的BTV机场,而先进电池研究中心位于佛蒙特州。还有在纽约的普拉茨堡设有飞行测试设施;以及在华盛顿特区的办事处。
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