互連技術如何與eVTOL飛行汽車一起“玩跨界 ”?
發布時間:2023-10-20 來源:Mouser 責任編輯:wenwei
【導讀】mianduiriyiyongjidechengshijiaotong,weilaichuxingdejiejuezhidaozainali?dangwomensikaozhegewentideshihou,yourenjiangmuguangtouxiangjiaoxiadedadi,yushiwomenyoulebianjiededitiewangluo;也有人抬頭仰望天空,這時會看到eVTOL正在向我們飛來。
eVTOL是“電動垂直起降飛行器”的簡稱,這是一種以清潔的電能為動力,具有垂直起降功能的中短途飛行器,其概念是在2014年由美國直升機協會和美國航天航空協會提出的。2016年,Uber在此基礎上推出了“Uber Elevate”空中出租車計劃,由此引發了相關行業和玩家濃厚的興趣,漸成了一個新“風口”。近年來,各國政府也紛紛將eVTOL視為未來交通出行的一個新趨勢,將其繪入科技戰略發展的藍圖,這就又為eVTOL的熱度添了一把火。
跨界的eVTOL
之所以大家會普遍看好eVTOL,有一個很直觀的理由,那就是——eVTOL正好處在航空和汽車兩大行業生態係統的交叉點上——因此它也被形象地稱為“飛行汽車”——而在這種“跨界”的位置上是非常容易孵化出“爆款”應用的。比如我們所熟知的智能手機,實際上就是傳統手機和電腦兩個生態相融合的產物。
顯而易見,eVTOL垂直起降、可懸停的特性,是傳承自直升飛機。實際上在20世紀下半葉,伴隨著直升機的發展,人們一直在探索其在城市交通中大規模應用的可能性,不過受製於成本、噪聲、安全性等方麵的問題,一直未能如願。但這一直是傳統航空業心心念的話題。
幸運的是,進入2010年代,隨著電動汽車的發展和商用,人們越發意識到,電動汽車的某些特質和優勢恰好可以補齊傳統直升機的“短板”,定義出一種全新的飛行器。比如,電氣化可以讓飛行器的係統架構更簡單,有利於降低生產和運維的成本;電動汽車與自動駕駛、智能化有天然的親和性,其在舒適性和安全性上的成果,可以很方便地移植到新的飛行器上,用來提升用戶體驗;而且電力驅動的飛行器噪音更低,也更加環保……所有這些優勢與利用低空空域、可垂直起降、適用於小載荷(相對於傳統航空業)與中短途運輸等需求相結合,eVTOL的雛形也就清晰了。
圖1:eVTOL有望成為未來出行的新模式
(圖源:TE Connectivity)
應對跨界的開發挑戰
不過,任何一次成功“跨界”都不是輕而易舉的。具體到eVTOL,我們會發現由於其同時跨航空和汽車兩個行業,在產品定義和開發過程中,麵臨著許多前所未有的挑戰。
首先,作為一款在人口密集的城市上空飛行的航空器,eVTOL在安全性和可靠性上容不得半點馬虎,這方麵需要對標傳統的航空級產品,甚至在某些方麵的要求更為嚴苛;而另一方麵,想要實現規模化的商用,其又必須能夠滿足輕量化、經濟性等要求。顯然,這兩方麵的設計需求之間是存在矛盾的。
其次,在人們的腦洞中,eVTOL潛在的應用是極為廣泛的,除了城市交通,在觀光旅遊、醫療救助、災害救援等方麵都有很大的想象空間,因此隨著需求的快速發展,就要求產品的迭代升級速度比傳統航空器快得多。這就意味著,eVTOL在研發時要充分考慮到可擴展性,這也是eVTOL產品在未來市場競爭中勝出的關鍵。
想要解決上述這些挑戰,就需要在研發eVTOL產品和方案的同時,構建起一個不同於傳統航空和汽車行業的全新的開發生態。
具體到元器件的選型上,為了滿足敏捷設計的要求,在盡可能短的時間內完成設計迭代,eVTOL的開發者與傳統航空業的開發者相比,更願意選用現成的商用物料,而不是專門的定製化產品和方案。也就是說,eVTOL產品在確保安全性、耐用性和可靠性,並實現尺寸、重量上優化的同時,會更注重標準化,以滿足快速擴展和經濟性的要求。
實(shi)際(ji)上(shang),類(lei)似(si)策(ce)略(lve)的(de)成(cheng)功(gong)已(yi)經(jing)在(zai)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)身(shen)上(shang)得(de)到(dao)了(le)驗(yan)證(zheng)。眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi),經(jing)過(guo)上(shang)百(bai)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan),傳(chuan)統(tong)內(nei)燃(ran)機(ji)汽(qi)車(che)的(de)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)大(da)都(dou)集(ji)中(zhong)在(zai)幾(ji)個(ge)頭(tou)部(bu)車(che)企(qi)的(de)手(shou)中(zhong),後(hou)來(lai)者(zhe)幾(ji)乎(hu)不(bu)可(ke)能(neng)撼(han)動(dong)他(ta)們(men)的(de)地(di)位(wei);而在新興的電動汽車領域,關鍵部件如電機、電控和電池,其市場化程度較高,標準的商用物料“有錢就能買到”,這就給了特斯拉這種跨界進入的“門外漢”機會,使其成為攪動市場的“鯰魚”,同時也為整個電動汽車行業的發展帶來了活力。eVTOL的一隻腳既然是從電動汽車行業跨界而來的,這樣的成功經驗顯然也會順手“拿來”。
當然,能“上天”的和能“上車”的元器件相比,肯定還是有其特殊之處的。這就使得eVTOL開發者在選擇合作的元器件供應商時有更特殊的要求。
“
一方麵,eVTOL的元器件供應商要同時具有服務航空航天和汽車行業的經驗為佳,這樣才有能力為eVTOL的跨界創新提供有價值的專業服務,而不局限於傳統的航空航天產品的範疇。
另一方麵,該元器件供應商要能夠提供豐富的標準化商用產品組合,從中可以快速遴選出適用於eVTOL的產品,或者稍作優化即可滿足eVTOL特殊的要求,在不影響可靠性、安全性的前提下加快開發周期,節省綜合成本。
”
TE Connectivity(以下簡稱TE)就是這樣的元器件供應商!憑借在航空和汽車領域跨行業的專業經驗,以及廣泛的產品線,TE可以為eVTOL提供全麵的元器件解決方案,涵蓋發電和配電、飛控和導航、信息娛樂和機艙內部設施,以及結構與互連等各個方麵。
圖2:TE提供全麵的eVTOL解決方案
(圖源:TE Connectivity)
下文中,我們將重點介紹幾款TE的互連解決方案,帶大家一起直觀體驗TE是如何助力eVTOL“玩跨界”的。
TE的“跨界”eVTOL互連方案
在eVTOL產品的設計中,互連技術是將各個組件連接和整合為一個完整係統的關鍵一環。根據上文所描述的eVTOL典型應用場景,我們不難看出,適用於“跨界”的eVTOL的互連產品和方案,也需要具備“跨界”的特質。
一方麵,這些互連產品和方案需要滿足航空器在安全性、可靠性、電磁兼容等方麵嚴苛的要求;
另一方麵,在經濟性、易用性、可擴展性上,它們也必須經得住規模化商用的考驗。
能夠同時滿足這兩方麵要求的互連產品和方案,在市場上並不是可以“信手拈來”的。不過好消息是,TE已經為你準備好了!
連接器
在連接器方麵,TE針對航空和航天領域的高安全、高可靠型產品,就非常適合於eVTOL的應用。比如TE的Deutsch 369連接器,其基於Deutsch ARINC 809/EN4165接口設計,可配置為3、6和9線製,采用航空和航天行業要求的低煙、低毒、低易燃性的輕質、高性能複合材料製成,符合IP67防護標準,是一種結構緊湊、可靠性極高的信號連接解決方案。
圖3:TE的Deutsch 369連接器
(圖源:TE Connectivity)
在Deutsch 369連接器標準產品基礎上,TE進一步推出了Deutsch 369屏蔽式連接器(可與其他369產品兼容互插配),設計用於需要防護周圍EMI噪聲的惡劣環境,可耐受3.6kA間接雷擊,低頻時屏蔽效果>60dB,高頻時屏蔽效果>40dB,可支持高達100Mbs的數據傳輸速度,符合MIL-DTL-38999性能等級要求。這些特性與eVTOL的設計需求是非常匹配的。
而且,Deutsch 369屏ping蔽bi式shi連lian接jie器qi采cai用yong推tui拉la式shi插cha配pei,無wu需xu緊jin固gu件jian,並bing可ke正zheng向xiang盲mang插cha,有you鎖suo定ding哢ka噠da聲sheng,且qie采cai用yong防fang斜xie插cha接jie口kou設she計ji以yi防fang止zhi接jie點dian損sun壞huai,因yin此ci特te別bie適shi用yong於yu盲mang配pei和he可ke視shi性xing較jiao低di的de裝zhuang配pei場chang合he。這zhe些xie易yi用yong性xing上shang的de優you化hua設she計ji,十shi分fen有you利li於yu降jiang低di維wei護hu成cheng本ben,也ye是shieVTOL設計所看重的重要特性。
圖4:TE的369屏蔽式矩形連接器
(圖源:TE Connectivity)
線纜
除了連接器,線纜也是eVTOL互連方案中不可或缺的組成部分。
如上文所述,為了獲得擴展性和經濟性等優勢,eVTOL的開發者傾向於選用現成的商用產品,而不是定製解決方案。這也就意味著,一些大眾市場的主流技術和標準,也會被應用到eVTOL中。比如在信息娛樂和機艙內部設施的高速數據互連通信中,USB就是一個必然的技術選項。
不過,普通的USB互連產品顯然無法滿足eVTOL特殊的設計要求,這就需要可靠性更高的產品來補位。TE的Raychem USB 3.1電纜就是為此而打造的產品。
Raychem USB 3.1電纜支持的帶寬是USB 3.0的兩倍,數據傳輸速度達到了10 Gb/s,同時支持USB 2.0傳統應用,能夠滿足機上娛樂(IFE)等應用日益增長的數據吞吐量的需求。該電纜具有-65°C至200°C很寬的溫度範圍、2000psi的護套抗拉強度,以及符合可燃性標準等特性,可應對惡劣環境的挑戰,提供足夠的可靠性和安全性保障。
此外,與市場上的行業標準膠帶纏繞結構相比,Raychem USB 3.1電纜結構支持擠壓組件和護套的使用,令端接大為簡化,這也是eVTOL所需的一個優勢特性。
圖5:Raychem USB 3.1電纜
(圖源:TE Connectivity)
線纜管理
有you經jing驗yan的de工gong程cheng師shi都dou知zhi道dao,在zai互hu連lian方fang案an的de設she計ji時shi,除chu了le連lian接jie器qi和he線xian纜lan的de選xuan型xing,線xian纜lan管guan理li也ye十shi分fen重zhong要yao,它ta可ke以yi讓rang係xi統tong中zhong的de布bu線xian更geng為wei整zheng潔jie有you序xu,降jiang低di後hou期qi維wei護hu維wei修xiu的de成cheng本ben。這zhe一yi點dian在zai空kong間jian受shou限xian的deeVTOL中顯得尤為重要。
TE的EM70x複合P型夾就是一種適用於eVTOL的輕便、快速並且高效的線纜管理解決方案。具體來講它有三個優勢:
快速
快速鎖定功能讓操作員能夠根據需要快速打開和關閉夾具;使用無硬件鎖定機製,將FOD(異物碎片)進入的風險降至盡可能低。
靈活
獨立的安裝和夾緊功能,可實現靈活和模塊化的裝配過程;精心研製的PEEK(聚醚醚酮)材料,在保持強度的同時實現了輕質化;有多種尺寸可供選擇(如03、05、07、09、11、13、15、17、19和21),滿足廣泛的應用需求。
易用
無工具鎖定和解鎖功能,實現了快捷的線束安裝和維修;符合人體工學的設計,讓操作員使用起來更舒適,從而縮短裝配操作的時間,提高工作效率。
EM70x複合P型夾可在-65°C至85°C的溫度範圍內工作,在商業航空、軍用航空航天、軍用車輛、船舶、工業車輛、鐵路和汽車等領域已經有很多成功的用例,在eVTOL中應用自然也會遊刃有餘。
圖6:EM70x複合P型夾
(圖源:TE Connectivity)
本文小結
根據摩根·斯坦利的研究報告中,2020年全球城市空中交通(UAM)市場規模為80億美元,預計到2050年,這個領域潛在的市場規模將達到9萬億美元。這意味著eVTOL麵對著一個巨大的市場發展空間。
圖7:全球城市空中交通潛在市場規模
(資料來源:Morgan Stanley)
而置身其中的玩家在這個新興市場中是否具有強大的競爭力,關鍵就是要看其是否有出色的“跨界”能力,能夠充分利用航空和汽車行業的成功經驗和優勢資源,快速構建起支撐eVTOL的開發生態係統,打造出滿足市場所需的過硬產品。
在這個過程中,同樣具有跨行業服務能力的元器件供應商(如TE),以及他們所提供的具有“跨界”特質的產品和方案(如本文介紹的TE互連解決方案),無疑將成為強力的助推器,助力eVTOL一飛衝天!
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