采访：Horizon展示其长航程Cavorite X5混合eVTOL

加拿大的 Horizon Aircraft 突然走出隐身模式，推出一款颇有意思的5座混合动力 eVTOL 设计，采用酷炫的分体式机翼机构，可在垂直起降与水平飞行之间切换，并选择了一条完全独特的市场化路径。

Cavorite 是 H.G. Wells 在其1901著作《》中创造的一个词《月球上的第一批人》。书中，它是一种由 Cavor 先生制造的金属合金，冷却后能够抵消其覆盖物体所受的重力作用。因此，Cavor 将它用作一艘世纪之交的航天器的核心，通过打开和关闭包围 Cavorite 球体的屏蔽机构上的窗口，有效地将重力本身作为推进系统加以控制。妙趣横生；对于这样一架垂直升力五座飞机而言，这个反重力意味十足的名字也很贴切：Cavorite X5。

Horizon Aircraft 总部位于安大略省多伦多附近的林赛，主要凭借发动机改装业务打响名号，专门将 GM LS 系列V8发动机装入套件飞机。Cavorite X5最初是一个截然不同的项目：为两栖型 Republic RC-3 SeaBee 运动飞机打造现代化的高升力混合动力电动货运版本。但由父子 Brian 和 Brandon Robinson 组成的团队很快意识到，加入垂直升力系统，就能打造一款长航程、高速空中出租车，并提供极大的运营灵活性。

X5是一款五座鸭式布局飞机，后部装有大型推进式螺旋桨。其大型前掠主翼和较小的后掠前置鸭翼可提供较大的升力，使其能在较短跑道上起降。需要垂直起降时，机翼会从中间分开，露出多组涵道风扇：每侧后翼各六个，前翼各两个，使X5变成一架16旋翼、自平衡多旋翼飞行器。

进入前飞后，机翼闭合，恢复标准机翼的高效气动外形。Horizon 声称，搭载 LS V8发动机并配备相对适中的电池系统后，Cavorite X5满载航程可达310英里（500公里），巡航速度可达215英里/小时（350公里/小时），并且能够加注普通汽油后飞回。无货物或乘客时，航程将超过625英里（1,000公里）。

公司注重务实，目前正在研发1:6比例模型，以开始测试其系统和软件，并计划在未来12个月内造出半比例飞机。低产量生产计划于2024启动，届时 Horizon 希望先以套件飞机形式销售X5，归入业余自制实验类。这种做法确实不同寻常，但 Horizon 自有其理由。

我们通过视频通话联系上 Horizon 的 Brandon Robinson，聊了聊这款飞机、相关技术、新兴的 eVTOL 市场、取证挑战以及公司的计划。以下是经过编辑的访谈实录。

Loz：显然，过去几年这个领域发展得相当迅猛，电池和无人机技术让许多人突然灵光乍现。你们的动力是什么？这个市场缺少什么？

Brandon：说实话，事情的发展更像是自然而然的。在 eVTOL 流行起来之前，我们就在开发一款混合动力电动两栖飞机。我们有一款原型设计，例如其起落架就有几项专利，名为 Horizon X3。有一位重要投资人非常希望我们打造下一代两栖飞机。我们很幸运，家里有一架旧 Republic SeaBee，它像一艘飞行艇，是一架1947式飞机。我们当时正在打造它的现代版本。

混合动力电动是我们进军电动航空领域的第一步。我父亲 Brian Robinson 是位非常聪明的人，他认为混合动力电动系统非常适合飞机。飞机起飞需要巨大的功率，升空后巡航时所需功率却只占一小部分。对于任何紧急情况，如果燃烧发动机出了问题——燃油耗尽、活塞损坏之类——若能配备混合动力电动系统，就很有帮助；我们可以将两套系统脱开，让高可靠性的电动系统带你安全着陆。

因此，我们设计了一套混合动力电动系统，并在齿轮减速传动装置中加入脱开机构。汽油发动机以3,600转/分运转，螺旋桨则以1,800转/分旋转，因此其中设有齿轮减速传动装置；我们所做的就是加入一个脱开机构。这样，只需配备一块小电池，即使燃烧发动机熄火，也有足够的动力安全着陆，而不必立刻开始寻找合适的田地迫降。

它的作用就像电动增压器；它能在起飞时提供大量额外动力，而工程上的权衡是我们必须携带一些额外的电池重量。实际上，我们减少了所携带的燃油量，增加了电池重量，但发动机始终以效率最高的最佳转速运行，这弥补了这一点。

我们可以对其进行极其精确的调校。在 3,600 rpm 时，当时我们使用的通用汽车 V8 LS3 发动机效率极高，尤其是与同功率级别的航空发动机相比。我们过去常为飞机所有者进行大量 LS 发动机更换；这种发动机自带空调，燃油效率更高，动力也更强……我们家里的飞机一夜之间从 215 马力提升到 350 马力，同时显著减轻了重量并节省了燃油。

总之，一位海外投资者对我们的水陆两用原型机很感兴趣，想将其用于末端货物运输。它速度并不算快，但载重量很大；凭借我们采用的机翼类型，它基本上是一架短距起降飞机。

我一直对新兴的 eVTOL 市场很感兴趣。我和父亲当时都认为，借助这种现代电力与电池技术的奇迹，我们可以采用分布式电力系统，只需在机翼内嵌入一些风扇，就能帮助飞机更快离地。我们仔细计算了一番；关于嵌入式风扇的数据非常丰富，最早可追溯到嵌入式直升机尾桨。你知道推力值，也知道需要多少功率。

我们提出了一种获得专利的机翼收拢方式。整个构想是围绕早期应用场景来设计一款飞行器。最终，当然，这些飞行器会从一座摩天大楼顶部飞往另一座，充当空中出租车；但我们想要打造一款经过强化、能在真实环境中工作的飞行器，以满足早期应用场景，例如放射性同位素运输、直升机目前执行的任务，以及我们能够更快、更高效完成的任务；还有医疗后送、末端货运和灾害救援等。

但实际上，我们想采用一架普通飞机，不对它做太多改动。它需要尽快恢复为由机翼提供升力的正常飞行状态。我有作战战斗机飞行员的经历，我曾经驻扎过的每个基地，其搜救中队都配有直升机。看直升机起飞时，它们不会垂直爬升 500 英尺，而是很快转入向前飞行。

让飞机垂直起降只有一种办法，那就是向下喷射空气。你可以用直升机来实现；如果想缩小旋翼盘，就必须增加功率。旋翼越小，所需功率就越大。因此，我们需要很大的功率，但我们会尽可能快地转入向前飞行，闭合机翼覆盖结构，恢复成一架普通飞机。

这是一种螺旋驱动机构，设计得相当精良。在任务中，有 99% 的时间，飞行器的表现就像一架现代飞机。借助现代技术，其中很多环节都可以自动化。如果飞机速度过低，且你正在进行垂直进近，你只需输入目的地；系统就会掌握最新天气、密度高度、飞机重量和重心，并通过红灯或绿灯给出是否适合转入垂直着陆的提示。系统会自动展开。

每侧机翼由两个翼段组成，它们按一定顺序展开。尾部翼段采用了特别设计的翼型，有助于减轻机翼展开时产生的俯仰力矩。

通常，机翼的压力中心靠近机翼中央，可能略微靠前。但这些翼段展开时，前部翼段会产生很大的升力，从而产生抬头力矩。因此，尾部经过特别设计，后缘设有升降舵，舵效足以抵消这种不利的俯仰力矩。

重心位置比较敏感；可以看到，机翼的前掠设计有助于缓解这个问题，外形也挺酷，同时还具有实际功能。我们仍需要一些额外帮助，因此鸭翼系统很合适。我们可以仅靠主翼推进器起飞，前部推进器则用于平衡飞机。

对于常规多旋翼飞行器，现在基本上可以直接使用现成软件来控制它们。但如果开始设计可转换飞行构型的飞机，涉及机翼升力逐渐建立以及可变形机翼，事情就会复杂得多。在飞控软件及相关方面，你们与谁合作？

首先，我们的缩比原型机将进行首次飞行。坦白说，这就是我们目前的进展。所有计算机建模都已完成，也做了气动分析和基础CFD分析。我们希望尽快把它带到现实环境中。我们将在接下来的两个月内试飞17比例模型。它几乎已经完成。之后我们会着手制作50比例模型。

因此，转换过程的建模是关键。我们不仅进行了自己的CFD分析，还与托莱多大学的一位博士合作。他恰好拥有一项互补专利，涉及与我们完全相同的翼内风扇系统的边界层控制。

他提出了一种有助于解决流动分离的方法。垂直起飞后，机翼仍处于展开状态；当飞机开始向前转换时，风扇阵列的前缘会出现轻微失速。由于向前运动产生的速度分量，气流无法完成90度转弯。

因此，这里有一套主动边界层控制系统，会启动并向进气口吹送高压空气。他在这一领域做了大量分析，并正在协助我们完成全非定常RANS（雷诺平均纳维-斯托克斯）模拟，也就是最高水平、达到NASA级别的气动分析。

他最为人称道的一件事是，NASA曾在航天飞机处于太空时找他协助解决一个问题。据说，发射时，降落伞弹出位置后部的一扇舱门被吹脱了。他们需要进行气动分析，于是就找了这位专家。

这下压力可不小！

确实！总之，他说从实用角度看，我们的设计是他迄今见过的最佳eVTOL设计之一。

所以，你们要用这套压缩空气系统来解决这架飞机上的风扇失速问题吗？

实际上，我们想采用被动系统。他的主动流动控制系统使用压缩空气，但我父亲认为这对本项目来说会太重。因此，我们首先要建造一段全尺寸机翼，以便测试并了解会出现哪些失速工况。

这需要用风洞吗？

不需要。坦白说，风洞最大的问题是边界条件。你需要的机翼截面会非常小，或者需要非常大的风洞，否则就会遇到雷诺数方面的问题。这不太实用。风洞壁会影响回流，导致测量值失真。用风洞测试VTOL时必须格外谨慎。试验舱尺寸会显著影响结果。

说实话，我们会把它造出来，启动后看看效果，以一种非常轻松的方式进行。这有点像铁鸟试验的做法。要测试失速工况，可以布置一组风扇，也可以等到合适的风况。

几年前，可能是Joby吧，有人把机翼装在卡车上，然后开着卡车进行这种测试。

说实话，这种实用工程方法才真正行得通。我觉得很多人花太多时间做计算机仿真，却没有尽早把想法带到现实环境中。我们团队更注重实践。我父亲以制造为生，是一位老派工程师。他天生不太相信计算机得出的结果，希望亲自验证。我们有很多精美的渲染图，但更看重在现实环境中造出实物，看看它们如何运作。

软件方面，你们打算怎么做？从哪里获取软件？

17百分比比例版本的软件将采用标准的自稳定软件。把所有东西连接起来后，我们会使用激光雷达进行像素化处理和稳定控制；你只需提供基本尺寸和几何参数，它就会成为一架精巧的八旋翼飞行器。

接下来，我们会着手开发用于过渡阶段的定制软件，那将是更具挑战性的阶段。

你们自己来做吗？

会。我的姻亲兄弟是一名软件工程师，而且我们也能接触到一些非常聪明的人。最初的计划是由我们自己来做。在飞行控制器方面，我们会与霍尼韦尔合作——嗯，很多部件会采用霍尼韦尔的产品，不管他们是否正式与我们合作。谁知道呢？

我们认为软件部分会很有挑战性，也需要投入大量工作，但并非什么高深莫测的技术。（笑）看你的表情，我能看出你觉得我们低估了难度，我理解！

我不是航空器设计师！这看起来就是个复杂的问题。自平衡多旋翼飞行器的技术，是的，可以买现成的；但市场上没有能进行转换的业余无人机，大疆也不生产这类转换无人机……也许这方面有人能找到机会。很多公司都在研发空中出租车级别的飞行器；如果有人能制造一架面向业余爱好者、可进行转换的航空器，也许它最终能为这些载人尺寸级别的电动垂直起降飞行器的软件开发打下基础，并帮助解决许多相关问题。

说得有道理！我之前真没怎么考虑过这一点。我们一直专注于首要问题：弄清电池系统，确保重量足够轻、冷却效果足够好，并能为悬停提取所需的功率。

我不知道一些电动垂直起降飞行器公司打算如何实现这一点。我参与过各种垂直起降设计，前前后后大约有17次；其中一些，我实在想不出它们打算如何在实际环境中实现任何像样的续航。尤其是那些使用大量小型风扇的设计；功率负载会非常大，而且如果没有一具较大的巡航螺旋桨，它们在水平飞行时看起来也会非常低效。考虑到续航是这一领域的一大限制因素，其中一些设计看起来更注重外形而非功能。

有些设计确实非常漂亮，但看起来不适合在恶劣天气、光线不佳或其他不利条件下运行，也不适合在需要仓促应对突发情况时使用。从战斗机飞行员的角度看，飞行器需要具备一定的运行灵活性。我不太清楚纯电动航空器在实际运行中要如何做到这一点。

再说一次，等整件事理顺后，它们或许适合用于载人往返于50公里范围内的地点。但在短期到中期内，实际应用场景不会是把一个人从一栋摩天大楼送到另一栋，而会更偏向功能性用途。

市场上许多公司都在等着更好的储能技术出现。我认为很多电动垂直起降飞行器并不依赖特定能源技术。对我来说，从电池电动设计转为氢电设计，或者采用带增程涡轮机的混合动力方案，或其他方案，都不算棘手的问题。我认为大家都在理顺飞行器的动力学特性。当然，最大的问题是让所有这些设备获得适航认证，并取得商业运营的合法资格。

从适航认证的角度来说，我喜欢我们这款设计的一点是，我们可以对美国联邦航空管理局的监管人员说：“你看，这是一架普通飞机。它完全不必具备垂直起降能力。这架飞机的垂直起降部分只是额外增加的一层安全保障。它是自动化的；如果飞得太慢，机翼就会展开，让飞机保持滞空，而不会像普通飞机那样失速。这样就可以了。”

这个角度很有意思。具备常规起飞或着陆能力的电动垂直起降飞行器并不多。

是的，从运行稳健性的角度看也是如此：如果一个风扇受损，或者在某个偏僻地点着陆后，有鸟或石块穿过风扇，你只要保持机翼收拢即可。只要有一条千英尺长的土路供它起飞就够了——高升力机翼只需要这些条件——你就可以像操作普通飞机一样运行它。

当然，美国联邦航空管理局的监管人员会想讨论垂直起降部分。十的负九次方级别的冗余，以及类似的事项。没错，我们会就此进行讨论。但最初的沟通重点其实是：这是一架普通飞机，在此基础上增加了额外的安全保障和运行灵活性。我们认为，这对我们来说是一个很有力的说法。

不过，确实还有一些问题需要弄清楚，而且我们当然必须为它的垂直起降运行能力取得认证。但这架飞机也可以配备普通机翼制造。作为面向另一个细分市场的产品，它仍是一架功能完善、性能不错的飞机。拆掉那些精巧的机翼，换上普通机翼，它就会成为一架速度快、很酷的新型常规飞机。它不一定要具备垂直起降能力。这种可能性在应急预案中排得很靠后，但它为与监管机构进行有意思的讨论提供了一个话题。

你们已经开始和监管机构沟通了吗？

还没有。我们得着手做这件事。我们大约两个月前才开始筹备，在专利落实、想法逐渐成形之前，我们一直处于隐身模式。但你说得对，我们希望尽早启动这项沟通。

我们希望让17百分比比例的机体实现放大并正常运行，这应该能引起一些人的关注，并希望借此积累足够的势头，让监管机构可能开始给我们回电话！

原型机进展如何？

这个故事很有意思。我们的机身和机翼都已制造并组装完成，很快就要去喷漆了。不过成品做得太漂亮了，所以我们决定再造一架可破坏型。它的质量特性完全相同，但制造成本低得多。我们会把整套飞控系统、自动驾驶仪以及所有设备都装进这架可破坏型飞机里。从悬停角度把所有问题理顺，也会做一些转换飞行。一旦在保密条件下把这些都弄好，我们就会把它移植到那架精心完工的新机体上。

（笑）所以你们先造了一架用于测试，然后又说：“不行！这也太漂亮了！”

（笑）说实话，事情确实就是这样。

这个17百分比比例版本的翼展是多少？

大约7英尺。

你们预计何时开始转换测试？

我想大约在四月至五月。到二月底，我们会把飞控系统弄妥，然后会在那个时间段内开始对高保真原型机进行真正的转换测试。

听起来很快啊！

是的。我们已经做了一段时间，而这些事情总是比预期耗时更长、花费更多，但我们觉得会比预想中更早实现。

太棒了。那么商业化方面的大问题是：你们打算如何让这件事行得通？如何做到全尺寸原型机并进入生产？你们的愿景和计划是什么？在这件事上获得资金支持的进展如何？

问得好，Loz。最初的想法是，最好能在业余自制实验类飞机类别中解决所有问题。这样就不一定要马上寻求全面认证，也能在获得美国联邦航空局全面认证之前销售；全面认证可能会耗资100百万美元。

我听说过比这更吓人的数字！

是的，大约从50百万到500百万以上。要让这些飞行器获得认证，费用甚至可能高达十亿美元或更多。毫无疑问，我们明白这一点。

那么资金方面有进展吗？有。我们已经收到大量关注，而我们推动这件事也才几个月。说实话，很难分辨哪些是真正有价值的机会。很多人说会开支票，但实际上谁真的愿意把钱转进银行账户来维持项目运转，那又是另一回事了。

所以我们希望在接下来的三个月内完成这一轮种子融资。这笔资金将支持我们推进到50百分比比例原型机阶段，其中包括让加拿大交通部和美国联邦航空局参与认证工作，并开始相关沟通。不过，我们很希望能先在北美以实验性业余自制飞机的形式销售。

我也没怎么听过其他人谈论这种做法。

这方面也有一些事情需要讨论。同样，关键在于它可以作为一架普通飞机销售，同时增加一层安全保障……我们不知道加拿大交通部或美国联邦航空局会怎么看，但也许一开始可以把它限制在某些飞行包线内，直到收集到足够的数据；之后就可以按受限模式销售；或者最终干脆只配备普通机翼，不带那些复杂的垂直起降功能。

办法有很多种，大多数都需要相当可观的资金，所以我们现在正在寻求资金支持。

你说很难去粗取精，我想投资者大概也遇到了同样的问题。

是啊，我挺同情他们的。外面有很多胡说八道的东西。我们认为自己有独特的解决方案，但得靠我们自己证明。这就是为什么务实的工程设计、考虑真实世界的运行环境，以及打造一台不只是效果图好看的机器，对我们来说都很重要。

这就是我们目前的优势。市面上有很多设计，但从投资者的角度来看，这事很难判断。19个里面大概有20个最终都行不通。

是啊，这些项目里随便哪个看起来都希望渺茫。现阶段也许Joby是个例外，因为他们获得了如此雄厚的支持，如今背后还有丰田，他们还拥有Uber Elevate，而且他们投入这项工作的时间可能也比其他任何人都长……

这一点很多人都没有意识到。他们做得很出色，我没什么可指摘Joby的。他们干得非常好，设计也很棒，合乎情理，在现实世界中确实能派上用场，而且他们现在资金雄厚。

机翼宽40英尺，那么在直升机停机坪运行时，它和主旋翼相比如何？

从来没人问过我这个问题！

我现在查一下：罗宾逊R22直升机的旋翼直径为25英尺，所以你们的机翼要宽得多。这么大的机翼有利于提高效率，也适合常规起飞，但会不会限制你们使用某些直升机停机坪？

嗯，像往常一样，这件事我爸已经花了些时间琢磨。他根本不睡觉！有H1、H2和H3型直升机停机坪，其中H1型最小。H1型停机坪允许的最大旋翼直径是15米，也就是大约49.5英尺；因此，在监管机构确认之前，我们预计H1至H3型停机坪运行应该没问题。现阶段这主要是适航认证方面的问题。

不过，你们一开始其实不是打算主打空中出租车，对吧？你们想先让这架飞机升空，执行其他任务？

是的。我认为会有人愿意为这种多用途能力付费。他们执行的任务中会有相当大一部分涉及垂直起降，但在监管环境更加宽松、基础设施也完善之前，他们大多数时候会按传统飞机的方式运行。实际上，我认为一开始他们会经常往返普通机场，而较少降落在摩天大楼上，或某个人的游艇上的直升机停机坪。这些会是比较少见的飞机用途。

但等这些飞行器成为通勤选择时，它们就得能飞往机场以外的地方。这正是收购这些停车楼、在楼顶建垂直起降机场的用意。没人会因为机场之间的航班而兴奋，他们现在就能这么飞。

没错，而且到了那时，它们还得具备经济性；这就是你所说的纯空中出租车。只要妥善设计，一旦解决储能问题，纯电架构的运行会简单得多，也便宜得多。

我们还得解决任务循环这类问题：怎样才能让它在现实世界中运行，同时使经济性说得通。高任务循环率意味着你们要么得拆下电池进行更换，要么就得采用目前还不存在的超高速充电机制。

等这些问题都弄清楚之后——我毫不怀疑最终会解决，譬如一些令人惊叹的电池技术正在投入应用，采用了碳纳米管等等——等这些问题解决后，纯电动飞行器将成为在大城市出行的一种经济方式。这实在太有道理了。

我曾花很多时间在圣迭戈附近的米拉马基地执行任务。我们会朝西偏南的航向起飞，正好飞越托里松，我会向北望去，看到十二条车道的交通，其中六条车道的车辆都停滞不前。你升到500英尺高空，周围却什么都没有。这只是时间问题，我们肯定会开始利用第三维空间。

这是一个令人振奋的领域。仍有很多问题需要弄清楚，尤其是深入分析这些飞行器如何实现盈利运营并保持经济性时，但这无疑是一个令人振奋的细分市场。

那么，你们对未来5-10年的时间规划是怎样的？

我们将在12个月内让50百分比尺寸的原型机首飞，这对该领域来说已经相当大了。再过两年，我们将对全尺寸机型进行初步测试。我们计划在2024开始小批量生产。

我们会从慢慢起步：先造出原型机，把各种问题都解决，然后用同一套模具再造两架，之后再造8架，并持续扩大规模。接下来就要使用新的量产模具、建设新的生产设施，诸如此类。若能在2024开始小批量初期生产，那就理想了。

我父亲从事先进制药制造。他职业生涯早期花了很多时间建设生产线，一生也与航空航天行业有着深厚联系。因此，在制造可量产的产品、建设生产设施和设备，以及理解制造工艺方面，他绝对高于平均水平。这也是我们从设计之初就纳入考虑的一部分，为成功做好准备。

感谢布兰登·罗宾逊抽出时间接受采访。随着Cavorite X5的工作继续推进，我们期待持续关注Horizon的进展。你可以在下方的短视频中看到分体式机翼机构的运行情况。

认识我们的 Cavorite X5 电动垂直起降飞行器

来源：Horizon Aircraft