互连技术如何与eVTOL飞行汽车一起“玩跨界 ”？

 

面对日益拥挤的城市交通，未来出行的解决之道在哪里？当我们思考这个问题的时候，有人将目光投向脚下的大地，于是我们有了便捷的地铁网络；也有人抬头仰望天空，这时会看到eVTOL正在向我们飞来。

 

 

eVTOL是“电动垂直起降飞行器”的简称，这是一种以清洁的电能为动力，具有垂直起降功能的中短途飞行器，其概念是在2014年由美国直升机协会和美国航天航空协会提出的。2016年，Uber在此基础上推出了“Uber Elevate”空中出租车计划，由此引发了相关行业和玩家浓厚的兴趣，渐成了一个新“风口”。近年来，各国政府也纷纷将eVTOL视为未来交通出行的一个新趋势，将其绘入科技战略发展的蓝图，这就又为eVTOL的热度添了一把火。

 

 

跨界的eVTOL

 

之所以大家会普遍看好eVTOL，有一个很直观的理由，那就是——eVTOL正好处在航空和汽车两大行业生态系统的交叉点上——因此它也被形象地称为“飞行汽车”——而在这种“跨界”的位置上是非常容易孵化出“爆款”应用的。比如我们所熟知的智能手机，实际上就是传统手机和电脑两个生态相融合的产物。

显而易见，eVTOL垂直起降、可悬停的特性，是传承自直升飞机。实际上在20世纪下半叶，伴随着直升机的发展，人们一直在探索其在城市交通中大规模应用的可能性，不过受制于成本、噪声、安全性等方面的问题，一直未能如愿。但这一直是传统航空业心心念的话题。

幸运的是，进入2010年代，随着电动汽车的发展和商用，人们越发意识到，电动汽车的某些特质和优势恰好可以补齐传统直升机的“短板”，定义出一种全新的飞行器。比如，电气化可以让飞行器的系统架构更简单，有利于降低生产和运维的成本；电动汽车与自动驾驶、智能化有天然的亲和性，其在舒适性和安全性上的成果，可以很方便地移植到新的飞行器上，用来提升用户体验；而且电力驱动的飞行器噪音更低，也更加环保……所有这些优势与利用低空空域、可垂直起降、适用于小载荷（相对于传统航空业）与中短途运输等需求相结合，eVTOL的雏形也就清晰了。

 

 

图1：eVTOL有望成为未来出行的新模式

（图源：TE Connectivity）

 

 

应对跨界的开发挑战

 

不过，任何一次成功“跨界”都不是轻而易举的。具体到eVTOL，我们会发现由于其同时跨航空和汽车两个行业，在产品定义和开发过程中，面临着许多前所未有的挑战。

首先，作为一款在人口密集的城市上空飞行的航空器，eVTOL在安全性和可靠性上容不得半点马虎，这方面需要对标传统的航空级产品，甚至在某些方面的要求更为严苛；而另一方面，想要实现规模化的商用，其又必须能够满足轻量化、经济性等要求。显然，这两方面的设计需求之间是存在矛盾的。

其次，在人们的脑洞中，eVTOL潜在的应用是极为广泛的，除了城市交通，在观光旅游、医疗救助、灾害救援等方面都有很大的想象空间，因此随着需求的快速发展，就要求产品的迭代升级速度比传统航空器快得多。这就意味着，eVTOL在研发时要充分考虑到可扩展性，这也是eVTOL产品在未来市场竞争中胜出的关键。

想要解决上述这些挑战，就需要在研发eVTOL产品和方案的同时，构建起一个不同于传统航空和汽车行业的全新的开发生态。

具体到元器件的选型上，为了满足敏捷设计的要求，在尽可能短的时间内完成设计迭代，eVTOL的开发者与传统航空业的开发者相比，更愿意选用现成的商用物料，而不是专门的定制化产品和方案。也就是说，eVTOL产品在确保安全性、耐用性和可靠性，并实现尺寸、重量上优化的同时，会更注重标准化，以满足快速扩展和经济性的要求。

实际上，类似策略的成功已经在电动汽车身上得到了验证。众所周知，经过上百年的发展，传统内燃机汽车的核心技术大都集中在几个头部车企的手中，后来者几乎不可能撼动他们的地位；而在新兴的电动汽车领域，关键部件如电机、电控和电池，其市场化程度较高，标准的商用物料“有钱就能买到”，这就给了特斯拉这种跨界进入的“门外汉”机会，使其成为搅动市场的“鲶鱼”，同时也为整个电动汽车行业的发展带来了活力。eVTOL的一只脚既然是从电动汽车行业跨界而来的，这样的成功经验显然也会顺手“拿来”。

当然，能“上天”的和能“上车”的元器件相比，肯定还是有其特殊之处的。这就使得eVTOL开发者在选择合作的元器件供应商时有更特殊的要求。

 

 

“

 

一方面，eVTOL的元器件供应商要同时具有服务航空航天和汽车行业的经验为佳，这样才有能力为eVTOL的跨界创新提供有价值的专业服务，而不局限于传统的航空航天产品的范畴。

另一方面，该元器件供应商要能够提供丰富的标准化商用产品组合，从中可以快速遴选出适用于eVTOL的产品，或者稍作优化即可满足eVTOL特殊的要求，在不影响可靠性、安全性的前提下加快开发周期，节省综合成本。

 

”

 

 

TE Connectivity（以下简称TE）就是这样的元器件供应商！凭借在航空和汽车领域跨行业的专业经验，以及广泛的产品线，TE可以为eVTOL提供全面的元器件解决方案，涵盖发电和配电、飞控和导航、信息娱乐和机舱内部设施，以及结构与互连等各个方面。

图2：TE提供全面的eVTOL解决方案

（图源：TE Connectivity）

 

下文中，我们将重点介绍几款TE的互连解决方案，带大家一起直观体验TE是如何助力eVTOL“玩跨界”的。

 

TE的“跨界”eVTOL互连方案

 

在eVTOL产品的设计中，互连技术是将各个组件连接和整合为一个完整系统的关键一环。根据上文所描述的eVTOL典型应用场景，我们不难看出，适用于“跨界”的eVTOL的互连产品和方案，也需要具备“跨界”的特质。

• 一方面，这些互连产品和方案需要满足航空器在安全性、可靠性、电磁兼容等方面严苛的要求；

• 另一方面，在经济性、易用性、可扩展性上，它们也必须经得住规模化商用的考验。

能够同时满足这两方面要求的互连产品和方案，在市场上并不是可以“信手拈来”的。不过好消息是，TE已经为你准备好了！

 

 

连接器

 

在连接器方面，TE针对航空和航天领域的高安全、高可靠型产品，就非常适合于eVTOL的应用。比如TE的Deutsch 369连接器，其基于Deutsch ARINC 809/EN4165接口设计，可配置为3、6和9线制，采用航空和航天行业要求的低烟、低毒、低易燃性的轻质、高性能复合材料制成，符合IP67防护标准，是一种结构紧凑、可靠性极高的信号连接解决方案。

图3：TE的Deutsch 369连接器

（图源：TE Connectivity）

 

在Deutsch 369连接器标准产品基础上，TE进一步推出了Deutsch 369屏蔽式连接器（可与其他369产品兼容互插配），设计用于需要防护周围EMI噪声的恶劣环境，可耐受3.6kA间接雷击，低频时屏蔽效果>60dB，高频时屏蔽效果>40dB，可支持高达100Mbs的数据传输速度，符合MIL-DTL-38999性能等级要求。这些特性与eVTOL的设计需求是非常匹配的。

而且，Deutsch 369屏蔽式连接器采用推拉式插配，无需紧固件，并可正向盲插，有锁定咔哒声，且采用防斜插接口设计以防止接点损坏，因此特别适用于盲配和可视性较低的装配场合。这些易用性上的优化设计，十分有利于降低维护成本，也是eVTOL设计所看重的重要特性。

图4：TE的369屏蔽式矩形连接器

（图源：TE Connectivity）

 

 

线缆

 

除了连接器，线缆也是eVTOL互连方案中不可或缺的组成部分。

如上文所述，为了获得扩展性和经济性等优势，eVTOL的开发者倾向于选用现成的商用产品，而不是定制解决方案。这也就意味着，一些大众市场的主流技术和标准，也会被应用到eVTOL中。比如在信息娱乐和机舱内部设施的高速数据互连通信中，USB就是一个必然的技术选项。

不过，普通的USB互连产品显然无法满足eVTOL特殊的设计要求，这就需要可靠性更高的产品来补位。TE的Raychem USB 3.1电缆就是为此而打造的产品。

Raychem USB 3.1电缆支持的带宽是USB 3.0的两倍，数据传输速度达到了10 Gb/s，同时支持USB 2.0传统应用，能够满足机上娱乐（IFE）等应用日益增长的数据吞吐量的需求。该电缆具有-65°C至200°C很宽的温度范围、2000psi的护套抗拉强度，以及符合可燃性标准等特性，可应对恶劣环境的挑战，提供足够的可靠性和安全性保障。

此外，与市场上的行业标准胶带缠绕结构相比，Raychem USB 3.1电缆结构支持挤压组件和护套的使用，令端接大为简化，这也是eVTOL所需的一个优势特性。

图5：Raychem USB 3.1电缆

（图源：TE Connectivity）

 

 

线缆管理

 

有经验的工程师都知道，在互连方案的设计时，除了连接器和线缆的选型，线缆管理也十分重要，它可以让系统中的布线更为整洁有序，降低后期维护维修的成本。这一点在空间受限的eVTOL中显得尤为重要。

TE的EM70x复合P型夹就是一种适用于eVTOL的轻便、快速并且高效的线缆管理解决方案。具体来讲它有三个优势：

 

快速

快速锁定功能让操作员能够根据需要快速打开和关闭夹具；使用无硬件锁定机制，将FOD（异物碎片）进入的风险降至尽可能低。

 

灵活

独立的安装和夹紧功能，可实现灵活和模块化的装配过程；精心研制的PEEK（聚醚醚酮）材料，在保持强度的同时实现了轻质化；有多种尺寸可供选择（如03、05、07、09、11、13、15、17、19和21），满足广泛的应用需求。

 

易用

无工具锁定和解锁功能，实现了快捷的线束安装和维修；符合人体工学的设计，让操作员使用起来更舒适，从而缩短装配操作的时间，提高工作效率。

EM70x复合P型夹可在-65°C至85°C的温度范围内工作，在商业航空、军用航空航天、军用车辆、船舶、工业车辆、铁路和汽车等领域已经有很多成功的用例，在eVTOL中应用自然也会游刃有余。

图6：EM70x复合P型夹

（图源：TE Connectivity）

 

 

本文小结

 

根据摩根·斯坦利的研究报告中，2020年全球城市空中交通（UAM）市场规模为80亿美元，预计到2050年，这个领域潜在的市场规模将达到9万亿美元。这意味着eVTOL面对着一个巨大的市场发展空间。

图7：全球城市空中交通潜在市场规模

（资料来源：Morgan Stanley）

 

而置身其中的玩家在这个新兴市场中是否具有强大的竞争力，关键就是要看其是否有出色的“跨界”能力，能够充分利用航空和汽车行业的成功经验和优势资源，快速构建起支撑eVTOL的开发生态系统，打造出满足市场所需的过硬产品。

在这个过程中，同样具有跨行业服务能力的元器件供应商（如TE），以及他们所提供的具有“跨界”特质的产品和方案（如本文介绍的TE互连解决方案），无疑将成为强力的助推器，助力eVTOL一飞冲天！

 

 TE相关技术资源

   

Deutsch 369屏蔽式矩形连接器，了解详情>>

 

Raychem USB 3.1电缆，了解详情>>

 

EM70x复合P型夹，了解详情>>

 

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