Máy bay eVTOL: Tương lai của di chuyển hàng không đô thị

eVTOL — viết tắt của electric vertical take-off and landing, tức cất cánh và hạ cánh thẳng đứng bằng điện — đại diện cho một trong những bước phát triển thú vị nhất của giao thông hiện đại. Những máy bay điện này kết hợp điện hóa, điều khiển tự động và khả năng cất cánh, hạ cánh theo phương thẳng đứng, loại bỏ nhu cầu về đường băng hoặc hạ tầng truyền thống. Nhờ hiệu suất cao, vận hành gần như im lặng và chiếm rất ít không gian, các phương tiện eVTOL có thể thay đổi cách đi lại hằng ngày. Như Rajeev Lalwani, nhà phân tích hàng không cấp cao tại Morgan Stanley, từng nói: thị trường này “có thể là một phần bổ sung siêu ngách cho hạ tầng vận tải hiện có” — dù tiềm năng còn vượt xa điều đó. Trong bài viết này, chúng ta khám phá các lợi thế chính, thách thức và những dự án eVTOL hàng đầu đang định hình tương lai của di chuyển hàng không.

Các lợi thế và thách thức chính của công nghệ eVTOL

Không giống máy bay thông thường, phương tiện eVTOL được thiết kế cho việc di chuyển cá nhân, điểm-đến-điểm trong đô thị. Các chuyên gia thường so sánh sự hào hứng hiện nay quanh xe bay eVTOL với những cột mốc trong lịch sử giao thông — sự ra đời của ngành hàng không sau chuyến bay đầu tiên của anh em Wright, hoặc sự trỗi dậy của ô tô với Ford Model T. Lời hứa rất hấp dẫn: không sân bay, không kẹt xe, không cần phi công chuyên nghiệp.

Phương tiện eVTOL mang lại nhiều lợi ích so với máy bay truyền thống và giao thông mặt đất:

• 100% lực đẩy điện — phát thải và chi phí vận hành thấp hơn so với máy bay dùng nhiên liệu
• Cất cánh và hạ cánh thẳng đứng — không cần đường băng, phù hợp với mái nhà đô thị và các bãi đáp nhỏ
• Giảm ô nhiễm tiếng ồn — yên tĩnh hơn nhiều so với trực thăng, giúp chúng khả thi trong môi trường đô thị dày đặc
• Vận hành tự động hoặc bán tự động — máy tính trên khoang tiên tiến có thể giảm hoặc loại bỏ nhu cầu về phi công được đào tạo
• An toàn được cải thiện — các hệ thống truyền động điện phân tán cung cấp khả năng dự phòng, khác với trực thăng một động cơ

Tuy nhiên, vẫn còn những rào cản đáng kể trước khi máy bay eVTOL trở thành một phương thức vận tải phổ biến. Như Sanjiv Singh, giáo sư tại Robotics Institute của Carnegie Mellon University và đồng sáng lập Near Earth Autonomy, giải thích:

“Nếu ‘xe bay’ có giá $10 million, sẽ không ai mua chúng. Nếu chúng chỉ bay được năm phút, sẽ không ai mua chúng. Nếu thỉnh thoảng chúng rơi từ trên trời xuống, cũng sẽ không ai mua chúng.”

Những thách thức cấp bách nhất mà ngành eVTOL đang đối mặt bao gồm:

• Dung lượng pin và mật độ năng lượng — công nghệ pin hiện tại giới hạn tầm bay và thời lượng bay
• Quản lý giao thông hàng không — không phận đô thị sẽ cần các khung pháp lý và hạ tầng số hoàn toàn mới
• Chứng nhận và tiêu chuẩn an toàn — các cơ quan hàng không trên toàn thế giới vẫn đang xây dựng quy định riêng cho eVTOL
• Sự chấp nhận của công chúng — việc áp dụng rộng rãi phụ thuộc vào xây dựng niềm tin vào di chuyển hàng không tự động
• Hạ tầng mặt đất — vertiport, trạm sạc và cơ sở bảo trì cần được xây dựng từ đầu

Bất chấp những trở ngại này, các tên tuổi chủ chốt trong ngành như Lilium (Germany), Joby Aviation (California) và Wisk — liên doanh giữa Boeing Co. và Kitty Hawk Corp. — đang tích cực thúc đẩy các chương trình eVTOL của họ. Sebastian Thrun, cựu CEO của Kitty Hawk, lưu ý rằng dù máy bay, điện thoại di động và xe tự lái đều mất thời gian để được chấp nhận rộng rãi, “với ô tô có eVTOL, khoảng cách thời gian giữa công nghệ và sự chấp nhận xã hội có thể nhanh hơn và ngắn hơn.”

eVTOL tại Nhật Bản: Cột mốc SD-03 của SkyDrive

Nhật Bản đã đi đầu trong các màn trình diễn eVTOL trước công chúng. Vào tháng 8 năm 2020, SkyDrive Inc. — một trong những nhà phát triển di chuyển hàng không đô thị hàng đầu thế giới — đã thực hiện màn trình diễn chuyến bay eVTOL công khai đầu tiên trong nước. Mẫu SD-03 của họ, một phương tiện nhỏ gọn giống chiếc xe máy bóng bẩy gắn cánh quạt, đã bay treo ở độ cao 1–2 mét so với mặt đất trong bốn phút bên trong khu thử nghiệm có lưới an toàn.

Tầm nhìn dài hạn của SkyDrive rất tham vọng. Đến năm 2050, công ty đặt mục tiêu cho phép bất kỳ cư dân hoặc du khách nào của Tokyo di chuyển bằng đường hàng không giữa 23 đô thị của thành phố trong chưa đầy mười phút. Các trường hợp sử dụng dự kiến vượt ra ngoài đi lại đô thị và bao gồm:

• Vận chuyển hành khách tại các vùng núi và vùng xa
• Kết nối tới các đảo xa có hạ tầng mặt đất hạn chế
• Sơ tán khẩn cấp trong thiên tai và các cuộc khủng hoảng khác

Giá trị thương mại là rất lớn. Theo một nghiên cứu của Morgan Stanley, nhu cầu toàn cầu đối với vận tải eVTOL có thể đạt $1.5 nghìn tỷ vào năm 2040 — con số cho thấy vì sao các tập đoàn hàng không vũ trụ và startup đều đang chạy đua để chiếm lĩnh thị trường mới nổi này.

Pipistrel Aircraft: Người tiên phong eVTOL của Slovenia

Nhà sản xuất Slovenia Pipistrel Aircraft là một trong những công ty hàng không điện lâu đời nhất châu Âu và là đối tác chủ chốt trong chương trình di chuyển hàng không đô thị Elevate của Uber. Ý tưởng eVTOL của Pipistrel được xây dựng quanh tính thực tiễn và khả năng mở rộng, với các đặc điểm:

• Chỗ ngồi cho 2 đến 6 hành khách
• Các hệ thống cất cánh và hạ cánh thẳng đứng tích hợp được thiết kế để giảm chi phí vận hành
• Cánh khí động học hiệu suất cao cho bay hành trình hiệu quả
• Tuân thủ đầy đủ khái niệm eVTOL — yên tĩnh hơn, an toàn hơn và thân thiện môi trường hơn trực thăng

Ivo Boscarol, nhà sáng lập và CEO của Pipistrel, mô tả rõ triết lý của công ty: “Pipistrel không cố phát minh lại trực thăng bằng cách gắn thêm động cơ mới cho nó. Thay vào đó, chúng tôi cung cấp các giải pháp đặc biệt cho cất cánh thẳng đứng với khả năng mở rộng tích hợp dành cho máy bay có sức chứa từ hai đến sáu người. Sự kết hợp giữa hệ thống cất cánh thẳng đứng tích hợp sáng tạo, không ồn và hiệu quả hơn với hiệu suất cao của cánh khí động học trong lớp eVTOL mới sẽ giảm chi phí vận hành, qua đó tạo lợi thế rõ ràng cho hành khách UBER Elevate.”

Mark Moore, giám đốc kỹ thuật của UBER Elevate Vehicle Systems, ca ngợi Pipistrel là “một trong những người tiên phong trong phát triển máy bay điện” và nhấn mạnh cách ý tưởng eVTOL của họ đưa ngành tiến gần hơn tới thế hệ máy bay mới có lực kéo điện phân tán.

AeroMobil 3.0: Tầm nhìn xe bay của Slovakia

Slovakia cũng đã ghi dấu trong lĩnh vực xe bay với AeroMobil 3.0 — một phương tiện hợp pháp trên đường bộ có thể chuyển đổi thành máy bay hạng nhẹ. Được thiết kế cho cả lái xe mặt đất thoải mái và di chuyển hàng không, AeroMobil 3.0 triển khai cánh từ hai bên thân xe ngay trước khi cất cánh. Dưới đây là các thông số chính:

• Nhiên liệu: Xăng thường
• Sức chứa: Hai ghế (phi công và hành khách)
• Tốc độ bay tối đa: Khoảng 200 km/h
• Tầm hoạt động: Tối đa 700 km không cần tiếp nhiên liệu
• Thân máy bay: Vật liệu composite nhẹ cho hiệu suất khí động học
• Cất cánh: Cần đường băng — không có khả năng cất cánh thẳng đứng
• Giấy phép bắt buộc: Hiện bắt buộc phải có giấy phép phi công

Giá của AeroMobil tương đương một chiếc xe thể thao cao cấp kết hợp với máy bay hạng nhẹ, khiến nó phù hợp với người đam mê hơn là thị trường đại chúng. Một hệ thống autopilot có thể được bổ sung trong các phiên bản tương lai.

Terrafugia TF-X và Transition: Xe bay bán tự động của Mỹ

Công ty Mỹ Terrafugia đã phát triển hai ý tưởng xe bay khác biệt phục vụ các phân khúc thị trường khác nhau. Mẫu chủ lực của họ, Terrafugia TF-X, được định vị là xe bay hybrid bán tự động đầu tiên trên thế giới — đủ nhỏ gọn để vừa trong một gara tiêu chuẩn. Các tính năng chính bao gồm:

• Sức chứa: Bốn hành khách
• Tầm hoạt động: Tối đa 800 km với một lần sạc/bình nhiên liệu
• Hệ thống đẩy: Động cơ điện cho lực nâng thẳng đứng; tuabin khí cho bay tiến
• Cất cánh: Hoàn toàn thẳng đứng — không cần đường băng
• Giá: Khoảng $300,000

TF-X được thiết kế để có thể vận hành với kỹ năng lái tối thiểu. Hành khách chỉ cần đặt điểm đến, và máy tính trên khoang xử lý phần còn lại. Hệ thống máy tính TF-X cũng:

• Tính toán lượng năng lượng và nhiên liệu tối ưu cho hành trình
• Đánh giá điều kiện thời tiết và đặc điểm địa hình dọc tuyến đường
• Tự động phát hiện và tránh chướng ngại vật
• Tự xử lý hạ cánh khẩn cấp nếu cần
• Liên lạc với kiểm soát viên không lưu và báo cáo trạng thái trên khoang theo thời gian thực

Trong trường hợp xảy ra sự cố không phận không thể giải quyết hoặc kịch bản hạ cánh mạnh, máy tính của TF-X sẽ nhắc hành khách triển khai các hệ thống dù trên khoang — được bao gồm như trang bị tiêu chuẩn trong cấu hình cơ bản của phương tiện.

Đối với những người tìm kiếm điểm khởi đầu dễ tiếp cận hơn, Terrafugia cũng cung cấp Terrafugia Transition — một máy bay chạy được trên đường hai chỗ ngồi, chuyển đổi từ ô tô sang máy bay trong chưa đầy một phút. Để so sánh:

• Tốc độ: Tối đa 185 km/h khi bay
• Tầm hoạt động: 790 km bằng xăng
• Chứng nhận: Được phê duyệt cho cả đường công cộng và như một máy bay thể thao hạng nhẹ
• Cất cánh: Cần đường băng phẳng khoảng 500 mét — không có khả năng bay thẳng đứng

Khi công nghệ eVTOL và xe bay trưởng thành, các khung pháp lý cho một lớp vận tải hàng không chuyên biệt chắc chắn sẽ yêu cầu phi công phải có giấy phép. Nếu bạn muốn đi trước xu hướng, lấy bằng lái xe quốc tế là bước đầu thông minh — vì lợi thế trong các chương trình cấp phép phi công tương lai được kỳ vọng sẽ thuộc về những người đã có giấy phép điều khiển phương tiện mặt đất. Trang web của chúng tôi cung cấp dịch vụ này — xử lý bằng lái xe quốc tế; bạn chỉ cần để lại đơn đăng ký.