在全球航空业朝着可持续、高效化发展的浪潮中，先进空中交通(Advanced Air Mobility, AAM)作为一项极具变革性的技术领域，正逐渐成为连接城市与区域、重构交通格局的关键力量。美国国家航空航天局(NASA)凭借其在航空航天领域的深厚积淀，通过革命性垂直升力技术(Revolutionary Vertical Lift Technology, RVLT)项目，全方位推进AAM相关技术研究，致力于实现安全、可持续、经济且易获取的航空运输目标。本文将深入剖析NASA在AAM领域的研究重点、技术突破及未来愿景，展现其如何通过多维度创新推动垂直飞行技术的跨越式发展。

先进空中交通(AAM)并非单一的技术或服务，而是一个涵盖多元应用场景、多维度技术支撑的综合体系。NASA对AAM的定义聚焦于“为变革性的本地及区域内任务提供安全、可持续、可负担且易获取的航空服务”，其应用场景广泛且极具现实意义。

从应用场景来看，AAM涵盖了城市内的按需空中出租车(On Demand Air-Taxi)服务，可有效缓解地面交通拥堵；区域网络(Regional Network)连接，缩短城市间通勤时间；货物配送(Cargo Delivery)，尤其是跨城区转运(Cross-metro Transfer)和机场货物转运(Airport Cargo Transfer)，提升物流效率；应急医疗服务，如空中救护车(Air Ambulance)和高密度医疗物资配送(Medical Supply Delivery)，为生命救援争取宝贵时间；甚至还包括野火扑救(Wildfire Fighting Operations)、乡村地区服务(Rural Operations)等特殊任务。这些场景共同构成了AAM的应用生态，其核心目标是通过垂直飞行技术的革新，实现本地及区域内交通模式的彻底转变。

为实现这一愿景，NASA的革命性垂直升力技术(RVLT)项目将研究重点放在飞行器安全与噪音控制两大核心领域，通过可靠的电力推进、精准的仿真模拟、全面的性能与声学测试等技术手段，为AAM的商业化落地奠定坚实基础。RVLT的研究工作不仅局限于技术研发，更注重通过跨机构合作与标准制定，推动整个AAM行业的规范化发展，最终实现“投资先进垂直飞行的未来”这一长远目标。

Urban Air Mobility(UAM，城市空中交通)作为AAM的核心应用场景之一，其推进系统的可靠性与效率直接决定了UAM飞行器的安全性、续航能力及运营成本。NASA将“为UAM提供可靠高效的推进组件”列为重点研究领域，旨在通过设计与测试指南及数据输出，提升电动推进组件的可靠性。

该领域的研究目标清晰明确：交付一套完善的设计-测试指南和数据体系，以改善UAM飞行器电动推进组件的可靠性。为达成这一目标，NASA采取了多维度的研究方法。首先，开发用于评估电动马达可靠性的工具，并探索新的设计概念，从源头提升组件的固有可靠性；其次，构建经过验证的电气组件及系统模型，为设计优化提供精准的仿真支撑；最后，定义适用于eVTOL(电动垂直起降)推进架构的测试方法和电力质量要求，确保推进系统在实际运行中的稳定性。

从研究现状来看，NASA已取得多项突破性进展。在模型与设计指南方面，已开发出动力传动系统可靠性模型及可靠电机设计指南，为行业提供了标准化的设计参考；在硬件研发与测试方面，与威斯康星大学合作构建并评估了先进的容错模块化电动马达演示器，该演示器具备在部分组件失效时仍能维持基本功能的能力，大幅提升了系统的容错性。同时，完成了首次电机电气输入阻抗测试，并利用先进可重构电动飞机实验室(Advanced Reconfigurable Electrified Aircraft Lab, AREAL)——该实验室配备200kW、800VDC总线系统——提供高功率数据，用于模型验证和标准制定。

在行业标准制定方面，NASA发挥了主导作用，牵头制定了高压电能质量SAE AS-7499标准和永磁电机性能SAE AS-8441标准，为UAM推进系统的规范化发展提供了关键支撑。此外，NASA还开发并验证了供行业使用的电气组件/系统建模工具，涵盖电机驱动单元(包括控制器、逆变器、电机、变速箱)、高压直流总线、过电压保护、电池系统及热交换器等核心部件，形成了一套完整的技术工具链。这些成果不仅提升了UAM推进系统的技术水平，更为行业的规模化发展扫清了技术障碍。

噪音与性能是制约UAM飞行器大规模商业化应用的关键因素——过高的噪音会引发社区抵触，而性能不足则无法满足实际运营需求。NASA将“开发用于探索UAM飞行器噪音与性能的工具”作为另一核心研究领域，致力于交付一套经过验证且有详细文档记录的工具集，以评估UAM飞机在噪音与性能之间的权衡关系。

该领域的研究方法主要包括三个层面：一是规划并开展一系列验证测试，获取真实的性能与声学数据；二是提升概念设计与分析工具的效率和准确性，缩短研发周期；三是加强分析工具的技术转移与培训，促进行业广泛应用。

从研究进展来看，NASA已完成多项关键测试，为工具验证提供了坚实的数据支撑。2023年5月，与美国陆军合作完成了悬停验证测试(Hover Validation Test)，相关基准悬停数据可通过https://rotorcraft.arc.nasa.gov/HVAB/获取；2023年8月，完成了声学特性测试(Acoustic Characterization Test)，为14x22英尺风洞的未来测试确定了基线声学特性；2023年12月，与陆军合作完成了倾转旋翼气动弹性稳定性试验台(TiltRotor Aeroelastic Stability Testbed, TRAST)测试，所共享的 whirl flutter 数据有助于提升下一代倾转旋翼飞机的设计水平；同月，与Agility Prime、美国空军研究实验室(AFRL)及Joby Aviation合作完成了螺旋桨测试，其数据正用于NASA工具的验证，后续将向行业共享。

此外，NASA还规划了一系列即将开展的测试，包括外流测试、倾转翼性能测试、螺旋桨噪音测试、多旋翼声学测试及倾转翼声学测试等，持续丰富验证数据集。这些测试在不同规模的风洞中开展，如80x120英尺风洞(用于悬停验证测试的PIV测量)、跨声速动力学隧道(用于TRAST测试)、14x22英尺亚声速隧道(用于声学特性测试)及40x80英尺风洞(用于螺旋桨测试)，确保测试数据的全面性与代表性。

在工具优化方面，NASA重点提升了流场求解器(OVERFLOW和FUN3D)的效率与准确性，针对新兴的高性能计算(HPC)架构(如GPU)优化了计算效率和扩展性，并加强了与其他旋翼机分析工具(包括综合分析和声学代码)的耦合；开发了自动重叠结构网格生成工具，大幅缩短了从概念设计到计算流体动力学(CFD)仿真的时间；持续支持和开发NASA旋翼机设计与分析工具(NDARC)，该工具包含多个NASA UAM概念飞机的示例模型；在NASA声学工具ANOPP2中整合新功能，包括用于简化机队噪音评估中噪音功率距离数据计算的仿真工具。

随着UAM飞行器运营规模的扩大，机队整体噪音对社区的影响逐渐成为公众关注的焦点。NASA开展“UAM运营机队噪音评估”研究，旨在建立一种利用联邦航空局(FAA)航空环境设计工具(Aviation Environmental Design Tool, AEDT)等公认工具评估UAM机队运营对社区声学影响的方法。

该研究的核心目标包括：生成UAM参考飞行器配置及轨迹的噪音功率距离(Noise Power Distance, NPD)数据库；开发评估UAM机队运营声学影响的方法；开展心理声学测试，评估人类对UAM飞行器声学特性的反应。

在研究进展方面，NASA已取得多项重要成果。在方法开发上，已构建并记录了利用AEDT评估UAM运营声学影响的方法，为行业提供了标准化的评估框架；在数据共享方面，共享了UAM概念飞机的模拟飞行器噪音和性能数据，支持行业开展近期研究；在人类反应评估方面，开展了心理声学测试，重点研究了掩蔽效应以及UAM飞行器运营节奏与烦恼度之间的关系，并开发了考虑环境掩蔽噪音的初始烦恼度模型。

此外，NASA正致力于开发支持近期评估的方法，为土地利用规划(包括 vertiport 选址)提供决策依据。研究中使用的UAM参考飞行器飞行状态样本源半球(用于计算AEDT的输入数据)及通过AEDT进行的样本机队噪音评估(昼夜平均声级噪音暴露)，直观展示了评估方法的应用效果，为社区噪音管理提供了量化分析工具。

安全性是航空运输的首要考量，对于UAM飞行器而言，碰撞安全性及乘员保护技术直接关系到公众对这一新兴交通方式的接受度。NASA开展“UAM crashworthiness(耐撞性)与乘员保护”研究，旨在通过全尺寸及组件级测试，为eVTOL标准制定提供数据支撑，并输出测试指南、建模最佳实践及飞行器碰撞缓解技术。

该领域的研究方法包括：开展全尺寸和组件级测试，获取碰撞过程中的关键数据；开发碰撞缓解的测试指南、建模最佳实践及飞行器技术；向共识标准组织交付碰撞和冲击数据。

从研究现状来看，NASA在多个关键技术点上取得了进展。在仿真模型优化方面，更新了用于机舱冲击仿真的材料模型，为未来的全尺寸跌落测试提供更精准的仿真支撑；在能量吸收结构研发方面，持续开发并测试能量吸收结构，以降低乘员受伤风险，这类结构能够在碰撞过程中通过可控变形吸收冲击能量，大幅减轻乘员所受的冲击力；在行业标准制定方面，牵头制定了鸟击冲击测试方法SAE AS-7254，为UAM飞行器的抗鸟击设计提供了规范；在电池安全性测试方面，完成了从50英尺高度跌落的断电电池模块测试及测试后的法医检查，评估热失控的可能性，为电池系统的碰撞安全性设计提供数据。

研究中所使用的结构损伤关联分析及用于座椅和乘员保护测试的拟人测试假人(Anthropomorphic Test Dummy)，为测试结果的量化分析提供了可靠手段，确保研究成果能够直接应用于飞行器设计优化。

UAM飞行器的操控品质(Handling Qualities, HQ)与乘坐品质(Ride Quality, RQ)是影响用户体验和运营安全性的重要因素。NASA开展相关研究，旨在交付适用于UAM飞行器设计的操控与乘坐品质指南，以及飞行动力学和控制建模工具。

该领域的研究方法包括：开展人体受试者测试，评估操控和乘坐品质；建立UAM飞行器的操控和乘坐品质指南；开发用于概念设计的飞行动力学和控制建模工具。

研究现状显示，NASA已完成多项关键设施建设与测试工作。在测试设施方面，完成了新的乘坐品质实验室(Ride Quality Laboratory)的 checkout 测试，该实验室整合了虚拟现实(VR)技术和六自由度(6DOF)运动平台，将用于即将开展的UAM乘客研究；完成了人体振动实验室(Human Vibration Lab)五自由度振动椅控制软件的测试与验证，为乘坐品质的量化评估提供了专用设备。

在工具开发方面，正在评估并准备发布用于概念设计的飞行动力学与控制建模工具(Flight Dynamics and Control Modeling Tool for Conceptual Design, FlightCODE)，该工具将为企业的早期设计阶段提供强大的建模支持；在设计优化方面，开发了将不确定性量化与FlightCODE集成的能力，支持稳健设计和控制系统评估；在推进系统建模方面，正在为NDARC和FlightCODE开发电动推进模型；在安全评估工具方面，开发了飞行动力学与控制安全评估工具箱的概念验证版本。

研究中所使用的乘坐品质实验室、VMS驾驶舱(VMS cab)内外视图及四旋翼无人机离开 vertiport 的场景模拟，为操控与乘坐品质的测试和评估提供了真实的环境支撑，确保研究成果能够贴合实际运营需求。目前，NASA正致力于开发经过验证的操控和乘坐品质建议，为UAM飞行器的人性化设计提供标准。

除了核心的城市空中交通应用，AAM技术正逐渐向更多领域拓展。NASA致力于开发相关工具、技术和概念，以提升下一代eVTOL飞行器的性能，使其能够支持多元化任务。这些新兴任务包括：

医疗运输：涵盖诊所人员运输、城市内患者运输及器官/物资运输，能够突破地面交通限制，实现医疗资源的快速调配。

农业与环境监测：应用于农业作业、环境保护调查及野生动物管理，通过空中平台实现大面积、高效的监测与管理。

灾害救援：包括灾害评估、人员疏散及后勤保障，在地震、洪水等自然灾害发生后，能够快速抵达受灾区域开展救援行动。

为支持这些新兴任务，NASA聚焦于提升eVTOL飞行器的关键性能指标，如增加有效载荷和速度、延长航程/飞行时间、降低生命周期成本和维护成本、提升在恶劣天气条件下的运营能力等，使AAM技术能够在更广泛的场景中发挥作用。

NASA的先进空中交通(AAM)飞行器研究围绕安全、高效、适应性强且环境可持续的航空运输目标，在超高效运输机、高速商业飞行、未来空域及先进空中交通等领域展开深入探索。其中，革命性垂直升力技术(RVLT)项目通过聚焦飞行器安全与噪音研究，为AAM提供技术支撑，并通过跨机构合作与标准制定，推动AAM行业的规范化发展。

从当前研究进展来看，NASA在电动推进组件可靠性、噪音与性能评估工具、机队噪音评估方法、碰撞安全性、操控与乘坐品质等关键技术领域已形成系统性成果，这些成果不仅为UAM飞行器的设计与优化提供了直接支持，更为整个AAM行业的商业化落地奠定了坚实基础。

未来，随着技术的持续迭代与应用场景的不断拓展，AAM有望彻底改变本地及区域内的交通模式，为可持续发展、提升出行效率及促进经济增长做出重要贡献。NASA将继续发挥技术引领作用，通过创新研发与行业协作，推动先进垂直飞行技术迈向新的高度，最终实现“变革性航空运输”的宏伟愿景。

来源：公开信息，要点纵航整理

提示：原创文章未经允许，请勿转载

免责申明：本文中所含内容乃一般性信息，包含的价格及观点仅供贵方参考，要点纵航不对任何方因使用本文内容而导致的任何损失承担责任。

要点纵航专注于低空经济和eVTOL技术的发展，识别并研究行业的关键障碍及相关需求。我们通过提供数据、分析和见解，与行业参与者共同致力于实现安全、可持续、低成本且可及的变革性城市空中出行方式。一公里的地面交通只能带您走一公里，而一公里的空中飞行可以带您到任何地方！

如您想获取更多关于eVTOL技术的最新消息，请添加相关人员或通过电子邮件，把您的要求发送给我们。