在过去几年里，数千亿美元、航空航天工程师们大量宝贵的时间以及数不清的文章，都浪费在了电动垂直起降飞行器的幻想上，即那种安静的、电动的、可折叠的飞行器能在我们城市的高楼大厦和居民区中垂直起降。如今，美国联邦航空管理局（FAA）又给这种异想天开之举来了一记现实的凛冽寒风。
电动垂直起降飞行器（eVTOL）的旋翼会产生速度极高的下洗气流和侧洗气流，远远超出了许可的安全水平。
旋翼飞行器的运行会产生强大的气流，这带来了重大的安全和环境挑战，通常可归类为下洗气流和侧洗气流。下洗气流指的是由旋翼桨叶直接向下推动的强烈气柱，其产生的极高速度能够吹起杂物、破坏植被，并给附近人员或基础设施带来风险。而侧洗气流则是下洗气流撞击地面后向外辐射的水平气流，有可能影响到着陆区以外很远的区域。在设计直升机停机坪和垂直起降机场时，这两种现象都是关键的考量因素，在城市或敏感环境中更是如此。
一架典型直升机的下洗气流速度在旋翼正下方可达每秒 60 至 90 米（每小时 135 至 200 英里），具体数值取决于飞机的尺寸和重量。这种强烈的气流在扩散时会减弱，但即便是侧洗气流，也就是从地面向外辐射的水平气流成分，在距离着陆区几十米处仍能保持每秒 10 至 20 米（每小时 22 至 45 英里）的速度。安全运行速度因具体情况而异，但一般来说，每秒 10 米（每小时 22 英里）以下的气流对于人员和建筑物来说是可控的，而超过这个阈值的速度则可能带来风险，比如吹起松散的杂物或使轻型设备失稳。
下洗气流和侧洗气流都受到仔细的监测、测量，并就此开展相关训练，直升机经过精心设计和测试以避免出现危险速度，直升机停机坪也经过精心设计以避免出现物品被吹走之类的问题。这就是城市中直升机停机坪数量如此之少的部分原因。直升机停机坪的地勤人员也必须非常小心，要保持安全距离，以免被侧洗气流冲倒。
当然，这说的是传统直升机的情况。然而，那些热衷于像折纸一样可折叠的电动垂直起降飞行器（eVTOL）的人们面对的则是完全不同的情况。为此，美国联邦航空管理局（FAA）在对这一航空航天领域死胡同进行耗时的认证工作过程中，对来自电动垂直起降飞行器初创企业的三个原型机的下洗气流和侧洗气流速度进行了测试。这份名为《电动垂直起降（eVTOL）下洗气流和侧洗气流调查报告》的报告于 2024 年 12 月 30 日发布。飞行员远程操控电动垂直起降飞行器进行了一系列预先设定的飞行动作 ——3 英尺和 10 英尺悬停以及 10 英尺高度的起飞和降落。地面阵列和垂直阵列的超声波三维风速仪（风速测量设备）记录了下洗气流和侧洗气流的速度。
美国联邦航空管理局（FAA）还试图对这三架电动垂直起降飞行器的涡旋和气流进行计算机模拟。由于飞行器上旋翼数量众多且距离很近，以及相邻旋翼产生的涡旋和气流之间相互作用程度很高，他们遇到了难题。他们耗尽了可用的图形处理器（GPU）内存，其内存限制为 450 万个粒子，不足以应对电动垂直起降飞行器气流的复杂性。基本上，美国联邦航空管理局（FAA）发现，目前最先进的图形处理器（GPU）无法以足够的分辨率对电动垂直起降飞行器的气流进行精细模拟。他们尝试了各种办法，比如减少旋翼数量、降低粒子模拟的精细度，但最终预测实际速度的能力相当差。换句话说，数字孪生模拟并不能为漫长且昂贵的实际测试走捷径，而这原本是电动垂直起降飞行器拥趸们的一大美好却不切实际的期望。
四年前我深入研究电动垂直起降飞行器时，花了相当多的时间考察民用飞机的认证情况，并与众多航空航天工程师和认证专家进行了交流。大家一致认为，每款电动垂直起降飞行器的认证费用需 15 亿美元。垂直航空航天公司（Vertical Aerospace）的首席执行官斯蒂芬・菲茨帕特里克去年公开承认，公司刚起步时，他甚至都不知道还需要认证。这只是该领域诸多不切实际的严重失误之一。
另一个失误是，项目计划书承诺每年交付数千架飞行器，这一数字远远超出了所有轻型飞机在现实世界中的交付量，甚至比直升机的交付量还要高出许多，完全是不切实际的预测。认证所需的 15 亿美元计划外成本分摊到少得多的实际交付飞行器数量上，这意味着他们的所有商业方案都一文不值。
但还是回到下洗气流和侧洗气流速度的话题上。美国联邦航空管理局（FAA）的《旋翼洗流分析手册》指出，如果保持足够的间隔距离，使旋翼洗流产生的速度不超过每秒 15.4 至 20.6 米（每小时 34.5 至 46 英里），那么大多数与旋翼洗流相关的问题都可以避免。那么电动垂直起降飞行器产生的速度是多少呢？
即便在距离为 38.4 米（126 英尺）处，电动垂直起降飞行器（eVTOL）的旋翼洗流速度也超出了安全范围。（TLOF 代表着陆和起飞点。）正如报告冷淡地指出的那样：
“电动垂直起降飞行器在安全区域及以外产生的下洗气流和侧洗气流（DWOW）速度，超过了《机场设计》（美国联邦航空管理局，2024 年）以及《美国联邦航空管理局旋翼洗流分析手册》（弗格森，1994 年）中提及的大多数气流速度敏感阈值（每小时 34.5 英里）。”
所记录到的最高每小时 100 英里的速度，相当于萨菲尔 - 辛普森飓风等级中二级飓风的风速。那样的速度会对屋顶、窗户和树木造成重大损害，还会破坏电线。飞行的杂物会损坏财物，砸中人员的话还会造成人员受伤甚至死亡。
最高的 M95% 值（这是一种旋翼洗流速度的标准测量方式，即每个 3 秒时段内 95% 的数值都低于该值）在距离着陆和起飞点中心 7 米（23 英尺）处为每秒 37.5 米（每小时 84 英里），这相当于一级飓风的风速，绝不可小觑。
风力产生的作用力会随其速度急剧增大，因为作用力与风速的平方成正比。这意味着如果风速翻倍，作用力就会变为原来的四倍。例如，每小时 40 英里的风所产生的作用力是每小时 20 英里的风的四倍。
这些速度意味着世界上几乎每一个垂直起降机场的设计方案以及规划选址都得推倒重来。这意味着在那些正在考虑建设垂直起降机场的城市区域，后退间距至少得翻倍，也就意味着场地租赁或购置成本要变为原来的四倍，这进一步破坏了这类飞行器的经济可行性。这意味着它们若要在不造成大量破坏的情况下，就无法飞入许多现有的机场或直升机停机坪，也无法降落在海上钻井平台、足球场或者人们的私人车道上。毕竟，别忘了那架被掀翻的轻型飞机。
这意味着它们在垂直起降机场上方垂直起降时，要比目前直升机在直升机停机坪上方起降时飞得更高，而这会使它们消耗更多的能量。这意味着它们能否获准在城市中运营都成了问题。
在电动垂直起降飞行器旋翼洗流调查的基础上，《工程简报第 105A 号 —— 垂直起降机场设计，对咨询通告 150/5390-2D〈直升机停机坪设计〉的补充指南》也于 12 月下旬发布。它给垂直起降机场增加了严苛的下洗气流警戒区（DCA）要求。对于大多数垂直起降机场来说，下洗气流警戒区预计会延伸至远远超出最终进近和起飞区域的范围，以考虑水平侧洗气流的扩散情况。
出于垂直起降机场规划的目的，只要风速有可能达到或超过每小时 34.5 英里（每小时 55.5 公里）的地方，都应设立下洗气流警戒区。这些下洗气流警戒区应以运行边界的形式设立，或者作为在垂直起降（VTOL）运行期间对人员行动进行限制 / 管控的区域。在下洗气流和侧洗气流产生的任何垂直起降运行期间，下洗气流警戒区都应生效。下洗气流警戒区的大小可能会因当时运行的飞行器不同而有所不同。垂直起降机场运营者应采用在该设施运行的飞行器对应的最大下洗气流警戒区尺寸，来确定设计考量、标识设置或行动限制方面所使用的距离。位于下洗气流警戒区内的垂直起降机场开发项目、景观布置以及其他设施要素，都应进行相应设计和管理，以减少可能成为外来物碎片（FOD）或抛射物的物体。
如前所述，在联邦航空管理局针对电动垂直起降飞行器的研究中，电动垂直起降飞行器的旋翼洗流速度在整个调查直径范围内都超过了每小时 34.5 英里。这意味着下洗气流警戒区大于 38.4 米（126 英尺），而且大不少，每个垂直起降机场都得想办法解决这个问题。此外，由于联邦航空管理局无法对其进行精确模拟，每架电动垂直起降飞行器都必须单独进行测试。垂直起降机场开发者将不得不大幅扩大垂直起降机场的规模。城市区域内的潜在飞行路径即便能获得许可，也将会受到极大限制。
这还不算每款电动垂直起降飞行器 15 亿美元的认证成本、潜在制造飞行器数量与实际相差好几个数量级以及旋翼飞行器维护时长与飞行时长的巨大差距这些问题。
难怪电动垂直起降飞行器初创企业开始纷纷倒闭了。沃洛科普特（Volocopter）和利利姆（Lilium）都刚刚破产，尽管一些根本不懂行的人买下了利利姆的资产，以便继续把钱往这个无底洞里扔。顺便说一下，由于利利姆用于推进的电动涵道风扇的特性，它产生的旋翼洗流速度更高，所以情况会比美国测试过的那些机型更糟糕。罗尔斯・罗伊斯公司最近也取消了其先进空中交通项目，终于意识到这是个死胡同。
就如同氢能在公路、水路和铁路运输领域的情况一样，电动垂直起降飞行器领域也将面临一场惨败。我在航空航天和投资领域的联系人中那些抱有希望的人，正用一些不准确的词汇，比如 “整合”“合并” 以及 “一些初创企业未能成功” 来描述已经发生的情况以及即将加速出现的状况。不过，在我看来，没有一家电动垂直起降飞行器制造商具备商业起飞并取得成功的条件。我怀疑除了亿航（eHang）的客户美膳雅（Cuisinart）之外，没有哪家企业能通过认证并投入生产，而且亿航在中国也只是获批作为乡村游乐项目运营而已。
