亚马逊和UPS打赌这家电动飞机初创公司将改变快递行业

      由哈佛毕业生、前职业冰球运动员凯尔·克拉克（Kyle Clark）创立的Beta Technologies公司即将把能像直升机一样垂直起降、由电池驱动的重型货运飞机引入美国的天空。

      凯尔·克拉克(Kyle Clark)说，当他在十多年前打冰球小联盟比赛的时候，他的队友会在长途巴士上谈论他们昨晚吸食的毒品，以及谁又把一个妓女带进了酒店的房间。然而，克拉克这个身高近两米的强悍助攻手（曲棍球比赛中专门负责肢体冲突的角色）则会在大巴上埋头学习如何制造飞机。这相当书呆子气——但他在哈佛的更衣室里以一个工程知识分子的身份脱颖而出，他的队友还给他起了个绰号叫“贝塔“（Beta）。

      克拉克从未打进过美国冰球联盟赛，但20年后，他的初创公司Beta Technologies估值10亿美元，并有可能与Alia这款可能具有突破性的电动飞机一起加入另一个大联盟。

      据克拉克介绍，Alia的翼展为50英尺，造型优雅，其灵感来自于能长时间飞行的北极燕鸥。Alia是众多新型电动飞机中的一款，这些电动飞机能像直升机一样垂直起降。几乎Beta公司的所有竞争对手——包括亿万富豪拉里·佩奇（Larry Page）的Kitty Hawk公司和通过SPAC上市、现金充裕的Joby Aviation公司——都以运送乘客为目标，即让城市居民能够在交通拥堵的城市街道上空乘坐飞机而直达目的地。但克拉克在设计Alia的时候，却主要想把它设计成一架货机，因为他认为，早在人们认为空中出租车可以安全飞越城市街道之前，一个巨大的空中货运市场就会发展起来，以加速电子商务与郊区仓库之间的往来。

      现年41岁的克拉克说：“实际上，我们也将在客运的游戏中获胜，因为当其他人开始执行客运任务时，我们已经坐拥数千架飞机、数百万小时的飞行时间和安全、可靠、经过审查的设计了。”克拉克的公司总部位于他的家乡，佛蒙特州的伯灵顿（Burlington）。

      克拉克还在酝酿一项他认为将有利可图的第二业务：为各种类型的电动飞机提供充电站，他计划在全国各地建立一个类似于特斯拉超级充电站网络的电动飞机充电系统。在从佛蒙特州到阿肯色的线路上，已经有9个这样的充电站正在建设和运行，另外还有51个在建或正在审批中。大多数充电站都将包含来自Alia飞机的旧电池组：当这些旧电池的容量下降约8%时会被从飞机上移除，而这些充电站给它们带来了有利可图的第二次生命，同时Beta公司还将以大约50万美元的价格向Alia飞机的所有者出售替换电池组。为充电站配备蓄电池可以避免对当地电网进行昂贵的升级：克拉克的计划是让充电站在非高峰时段缓慢充满电，而不需要的电力可以在高峰时段卖回给公用事业公司。

      电动飞机Alia有大约200立方英尺的内部空间——大约和赛斯纳（Cessna）的Grand Caravan飞机一样——足够放置三个标准的货物托盘。应美国联合包裹运送服务公司（UPS）的要求，Beta将机身加长了15英寸，以便在允许自主飞行和飞行员座位被移除的情况下，能够容纳第四个托盘。克拉克说，将Alia改造成客运飞机并不需要太多时间：用来确保货物安全的导轨上面就可以安装五个座位。图片来源：AARON KOTOWSKI FOR FORBES

      “飞机是最吸引人的部分，但我们将从电池上赚大钱，”克拉克说。

      Beta的投资者Fidelity Management和亚马逊希望该公司能够复制他们资助的另一家电动汽车初创公司Rivian的成功，后者的市值最近突破了1.000亿美元。“他们发现Beta和Rivian有很多相似之处，”前高盛投资银行家爱德华•埃普勒(Edward Eppler)说。他是在参与了Beta的首轮融资后加入该公司的首席财务官。今年5月，Beta融资3.68亿美元，估值14亿美元。福布斯估计，Beta在过去12个月的收入为1,500万美元，主要来自美国空军的研发合同。

      这笔融资是在Beta获得UPS的大力支持后的一个月获得的。UPS和Beta签署了购买150架Alia飞机的意向书，预计每架飞机的价格将在400万美元到500万美元之间。Beta的高管们希望亚马逊也能下订单，因为这两家巨头都在寻找兑现其削减包裹递送业务碳排放承诺的方法。

      Beta公司的目标是在2024年开始交付UPS订购的第一批10架飞机——假设它届时能从联邦航空管理局获得Alia的安全认证的话。如果不是这样，首先使用Alia的最终可能会是美国空军：Beta已经赢得了价值4,360万美元的合同，用于测试Alia的军事用途。今年5月，Alia成为第一款获得空军载人飞行适航批准的电动飞机。

      Beta表示，Alia的球形机舱将能够携带包括飞行员在内600磅的有效载荷，最大航程250海里——比任何在空中有原型机的竞争对手至少远100英里——或者在去掉五个电池组中的一个后，最大荷载达到1,250磅，航程200英里。克拉克预计，联邦航空管理局的储备要求将把最大航程限制在125英里以内。

      但是，考虑到Alia高企的价格——它大约是同等大小的新赛斯纳Grand Caravan飞机的两倍，是占主导地位的小型货运二手飞机的五倍——Beta和UPS知道，Alia只有在大量飞行的情况下才有经济意义。这将需要彻底重塑配送网络，摆脱长期以来的枢纽和辐条模式。在这种模式下，货机通常每天只往返一次，将包裹从当地机场运送到分拣中心。相反，他们设想Alia直接从UPS的一个仓库飞到另一个仓库——减少卡车和飞机飞行——最终直接抵达大客户。随着运营成本的降低，频繁的飞行将节省开支。Beta承诺节省90%的燃料和提供更便宜的维护费用，因为电力推进系统的部件更少，如果计算机最终将飞行员从驾驶舱中完全取代，还可以节省35%的费用。

Beta总部的走廊上装饰着手绘的示意图(左)。工程师(右)研究目前正在进行飞行测试的两架Alia原型机中的一架。

      克拉克身上纹满了纹身，精力充沛，每天凌晨4点起床，他说自己总是能找到一个很晚的时间来研究摩托车或他自己的飞机。他在伯灵顿郊外长大，对运动和飞行十分着迷，他也曾是埃塞克斯高中(Essex High School)的明星运动员，是橄榄球队、长曲棍球队和冰球队的队长。他在七年级时认识的妻子凯蒂(Katie)说，当克拉克被邀请参加聚会时，他常常会向主办方请求提前回家做模型飞机。克拉克曾在当地机场为机械师提供帮忙，以换取坐飞机的机会，同时打磨自己的机械修理技能。当他开始用一个工具包建造一架超轻型飞机时，他的母亲还曾因为担心他会自杀，而在他家后院升起一堆篝火，烧毁了所有部件。

      在哈佛大学读大三时，克拉克被华盛顿首都队签下，他也趁此机会终于坐上了飞行员的位置：他在弗吉尼亚州里士满和缅因州波特兰的农场球队打球时，利用合约提供的奖金参加了飞行课程。

      两年后，他回到哈佛，而在他的毕业设计中，克拉克设计了一个基于摩托车座椅和车把的单人飞机飞行控制系统。由于未能找到开发这架飞机的投资者，克拉克于2005年在岳母的车库里开始了建造电源设备的业务。2010年，他把这家公司卖给了佛蒙特州的电力设备制造商Dynapower，并成为该公司的工程总监，参与开发用于特斯拉商用储能产品Powerpack的系统。

      2012年，一个私人股权投资集团收购了Dynapower公司，克拉克发现自己手头有了一笔现金。他骑着摩托车在东海岸来回穿梭，试图再次向投资者推销他的飞机设计。由于无人问津，他在2014年又联合创办了一个社交网络平台，将初创企业与人才和资本联系起来，希望以此作为自己创业的跳板。

      但Beta公司的存在并不归功于互联网，而要归功于打破传统的生物技术企业家马丁·罗斯布拉特（Martine Rothblatt）。罗斯布拉特通过创办天狼星卫星广播公司(Sirius Satellite Radio)致富后，于1996年创办了一家生物技术公司——联合治疗公司(United Therapeutics)，并致力于开发一种新的治疗方法来拯救她患肺病的女儿。该药物起了作用，但她的女儿后来仍然需要肺移植。这促使罗斯布拉特做出更大的努力来解决移植器官的慢性短缺：她想要开发人造器官。垂直起降的电动飞机(eVTOL)是一个完美的解决方案，可以快速且环保地将易损的人体移植器官送到医院的直升机停机楼。她与Piasecki直升机公司签订了合同，让后者按照她的要求开发一架直升机，但在2017年与分包商的一次会议上，她说她对克拉克印象深刻，Piasecki于是聘请克拉克来建造电力系统。

      “我参加过无数次技术演讲，”罗斯布拉特说。“我当时立刻意识到，这个人就是一个九成九的专家。”

      Beta为客户联合治疗公司开发了一个更复杂的充电站，在模块化金属容器状房间的顶部有一个着陆甲板，而房间内部则可以配置为船员休息室、任务规划空间或存储单元。

      她发现克拉克就住在她在佛蒙特州的度假屋附近，于是邀请他过来面谈。原本30分钟的咖啡变成了一整天的聚会，直到克拉克开车送她去蒙特利尔参加之前安排好的会议。罗斯布拉特当即决定他是建造整架飞机的合适人选，于是她给了克拉克5,200万美元，让Beta公司开始运作，并订购了60架飞机和8个充电站。

      “你可以通过与某人面对面地相处来判断谁会为了成功而不惜一切努力，谁又只会给你找借口，”罗斯布拉特说。“在凯尔为我做任何事之前，他就相当于我一生中合作过的最好的主管。”

      在仅仅8个月的时间里，克拉克的小团队就打造出了Ava原型机并进行了试飞，这是一个关键子系统的测试机。他们以一架Lancair公司（现哥伦比亚飞机公司）的飞机机身为基础，在机头和机尾安装上倾斜的轴，用来支撑着四对反向旋转的螺旋桨，这使得有人把Ava比作“剪刀手爱德华”。它重达4,000磅，是迄今为止实现垂直起降的最大的电动飞机。但是，随着它的成功，克拉克得出了这样的结论：他的许多竞争对手正在使用的倾斜旋翼是一个错误，因为它增加了机身的重量和复杂性，而且可能会使安全认证更加困难。

      后来，他于2018年夏天开始研发Alia，而后者有独立的升力和巡航系统：Alia的后部有一个推杆式螺旋桨，用于向前飞行，还有四个螺旋桨安装在将机翼一分为二的两个吊杆之上，用于垂直起飞和降落。长而高的翅膀使它更适合长途飞行。克拉克说，这是一种非常高效的滑翔机，即使在8,000英尺的高空失去动力，它也能平稳安全地下降大约10分钟。机身底部放置了重达3,300磅的电池来平衡机翼，这使得Alia天生就很稳定，与倾转旋翼飞机形成了鲜明对比。克拉克说，更简单的设计意味着Alia的核心飞行控制程序只包含1,200行代码，而倾转旋翼机需要的程序代码有数百万行。

      观察家们提出了两个安全问题：如果它失去了四个升力螺旋桨中的一个，Alia在垂直起降模式下将变得难以控制，而且将电池放在机腹位置可能对上面的乘客造成火灾风险。克拉克则回复说，乘客舱的地板将采用钛金属来隔离，而且失去一个升降螺旋桨的可能性不大——毕竟，每个螺旋桨都有四个备用马达。

      但监管风险仍然很高。毕竟，美国联邦航空局（FAA）甚至还没有批准使用电力推进系统的传统飞机，更不用说垂直起降的飞机了。克拉克和罗斯布拉特的信念是，尽可能保持飞机的简单性是关键，但谁也无法猜测FAA需要多少时间来评估Alia的新技术——或他们是否会要求对其性能进行修改或削弱。即便是Beta公司的忠实支持者、今年6月刚刚亲自驾驶了Alia的罗斯布拉特，也在通过支持开发两款更简单的飞机来对冲她的赌注：一款是改装了电力推进系统的直升机，另一款是在纳斯达克上市的中国公司亿航智能(EHang)的大型无人机。

      Beta公司的飞行模拟器的两个视图。该视图由奥斯汀·迈耶(Austin Meyer，非图中人物)在其X-Plane软件的基础上为Beta公司开发；X-Plane被专业飞行员广泛用于练习，也被航空爱好者所使用。迈耶正在将Alia纳入X-Plane的下一个消费者版本中，而Beta也正在开发一款VR头戴式设备，与之配合使用，作为飞行员培训和招募的工具。

      在伯灵顿机场Beta公司总部的窗户上装饰着飞翔的独角兽的黑色图像。这并不是在开玩笑，因为Beta已经是一家价值数十亿美元的飞机初创公司。两款Alia原型机的机尾编号分别为N250UT和251UT，代表联合治疗公司(United Therapeutics)和罗斯布拉特规定的250英里的航程。当向空中交通管制员识别这架飞机时，根据航空惯例，最后两个字母应该发音为“Uniform Tango”，但为了逗弄她的丈夫，在飞行测试期间处理通信时，凯蒂·克拉克(Katie Clark)说成了“Unicorn Tango”。

      克拉克在管理Beta时遵循两个不同寻常的策略：他的目标是建立一个没有头衔、扁平化管理的公司，让年轻工程师可以自由地挑战年长工程师——而且他希望每个人都能学会开飞机。

      他让他的350名员工在Beta公司由20架飞机和直升机组成的杂牌机队中免费学习，其中包括一架简陋的塞斯纳172教练机、一架Extra特技飞机、一架二战时期的波音-斯蒂尔曼双翼飞机和一架1940年的Piper Cub。

      许多员工以前没有航空航天经验，而通过驾驶飞机来熟悉飞机可以帮助他们更好地设计飞机系统，并培养对飞行的热爱。克拉克说，这比奖金更能激励他们。投资者对这笔费用表示怀疑，但克拉克立场坚定。他说:“当人们在乎一件事时，那种纯粹的激情比任何东西都有价值。”

      Beta的投资者也希望克拉克不要坚持亲自当Alia的试飞员，或者像他的妻子那样，驾驶特技飞机在空中翻滚来发泄压力。然而克拉克说这就是他的做派。他坚持说，亲自驾驶Alia飞机——他声称自己迄今从未有过硬着陆或坠毁——能让他直接了解设计调整是否有效，以及客户体验将会如何。

      “我们会在研发过程中坠毁一架飞机或直升机吗?那当然可能发生，”克拉克说。“这就是将一项新技术推向市场的现实。世界将因我们带来的东西而变得更美好，而这需要风险。"

他们成功所需要的动力

      垂直起降电动飞机（eVTOL）的一个关键问题是电池的重量，因为在同等重量下，电池所含的能量只有航空燃料的14分之一。卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的两位电池专家Venkat Viswanathan和Shashank Sripad表示，为了实现它们的续航里程和有效载荷目标，Beta公司、Joby Aviation公司和Kitty Hawk公司似乎需要能量密度处于最新技术外围的电池组，而Lilium Jet（由Lilium GmbH设计的五座德国电动垂直起降电动飞机的原型）还处于实验阶段。

      对电池的评估有两个关键指标：比能，即给定重量下电池所包含的能量，以及比功率，即在给定重量下电池一次能释放多少能量的衡量标准。在最近的一篇论文中，Venkat Viswanathan和Shashank Sripad估算了5架eVTOL飞机的比能需求，假设空重比例为0.5(即机身、航空电子设备和其他机载系统占最大起飞重量的份额)。空重比例越低，即结构越轻，电池的空间就越大，这意味着电池的比能就不需要那么高。每个方块两侧的条形图显示了空重比例在0.45到0.55之间时，比能量需求的变化程度。