想象一下，你站在热闹的大城市里，街上全是车，高楼往天上伸。你要赶个约会，已经快迟到了。这时候你没去拦车，反而抬头找你的交通工具 —— 一架 eVTOL（电动垂直起降飞机）。它跟直升机一样能垂直起降，用的是环保的电力推进系统，专门跑中短途。

现在这场景还没成真，但美国联邦航空管理局（FAA）已经在做准备，打算 2028 年让这种出行方式落地。他们推进的 “先进空中交通（AAM）” 就是关键，FAA 说这是 “一个新兴的航空生态系统，靠新型飞行器和各种创新技术，提供更高效、更环保、更公平的交通选择”。不过把 AAM 融入美国国家空域系统时，FAA 最看重的还是公众安全，得确保所有相关企业运营时都能保证安全。

在这个领域里，有一家叫 Alaka’i Technologies 的公司，目标是通过革新交通行业改变世界。他们不只是研发普通 eVTOL，而是搞了一款叫 Skai 的氢动力 eVTOL—— 靠氢燃料电池发电，给电机提供动力。

Skai 的特别之处：全行业独用氢燃料电池

“我们跟别人不一样，全行业就我们用氢燃料电池当动力源。”Alaka’i 的市场负责人休・凯利说。因为氢燃料电池有很多好处，他们团队觉得氢是空中交通的理想能源。 接下来我就跟你好好说说，为啥这项技术重要、氢能源有啥优势，还有仿真技术是怎么帮他们打造更环保的未来的。

氢动力 eVTOL 在空交通里的作用

现在人口越来越多，城市越扩越大，运人和运货的需求也跟着涨。未来几年，现有的交通设施可能会压力山大。比如到 2030 年，预计有 5 亿特大城市居民会受交通拥堵困扰。这时候 “城市空中交通（UAM）” 就能派上用场了。

UAM 要建一套安全高效的交通系统，满足这些需求。eVTOL 这类新技术在 UAM 里作用很大，能填补航空服务的空白，不管是短途空中出租车，还是城际短途航线都能用。往大了说，在 AAM 的目标里，eVTOL 还能帮人道主义组织做事，支持搜救任务。

除了用途广，eVTOL 从环保角度看也有优势，因为它靠电力驱动。而 Alaka’i 的 Skai，电力来自氢燃料电池。他们说这个独特的设计有不少好处：

第一，要是氢燃料用可再生能源生产，碳排放几乎为零。Alaka’i 现在已经在用 “绿氢” 了，这种氢是靠电解水制出来的 —— 用可再生电力，通过电化学过程从水里提取氢。

第二，效率更高。跟传统的内燃机比，燃料电池的效率能更高，理论上能把燃料的化学能转换成电能，效率超过 60%。

就靠这些设计，Alaka’i 团队想革新交通行业，让 Skai 成为从 A 地到 B 地最方便、最环保、最安全的交通工具。但要实现这个目标，他们得先优化设计，确保所有功能都能正常用，这时候仿真技术就帮了大忙。

氢动力 eVTOL 是怎么造出来的？

为了把 Skai 造出来，Alaka’i 找了 SimuTech 集团合作（这家是 Ansys Apex 的合作伙伴），还加入了 Ansys 初创企业计划。加入这个计划后，Alaka’i 能以实惠的价格用到仿真技术，还能得到支持和培训，解决研发 Skai 时遇到的难题 —— 其中一个大难题就是给氢燃料电池降温。

这个问题的核心很简单：氢燃料电池会发热，所以得有合适的冷却系统。但解决起来没那么容易。Alaka’i 的仿真专家、计算流体力学（CFD）工程师贝鲁兹・卡拉米说：“跟内燃机、喷气发动机比，燃料电池工作温度低，但还是会产生很多热量。” 这给冷却带来了麻烦，比如夏天的时候，燃料电池热表面和周围环境的温差很小，热量更难传出去。

为了解决这个问题，团队用了 Ansys Fluent 流体仿真软件，还有里面的质子交换膜（PEM）燃料电池模型，模拟燃料电池可能遇到的各种情况 —— 卡拉米开玩笑说 “连办公室里受控温度环境下的情况都模拟了”。要准确分析 Skai 氢燃料电池的冷却系统，仿真时得把冷却回路的各个部分都建模：比如抽水的泵、最先进的散热器、过滤小颗粒的滤网、软管、中冷器、压缩机的冷却系统，还有所有部件的精确形状。Alaka’i 的工程负责人芬恩・阿卡迪说：“Ansys 的工具覆盖面广，还能保证高精度，这些需求都能满足。”

团队还用到了 Ansys Discovery 3D 产品仿真软件。卡拉米说：“Ansys Discovery 特别好上手，容易学，适合解决工程问题。” 用这款软件，设计师在设计初期就能轻松做结构分析、流场分析和压降分析，这样更多团队成员都能用上仿真技术。

回顾到目前为止的工作，阿卡迪说仿真 “帮我们省了超多时间，能更快把能用的产品做出来”。Skai 这种飞行器重 4000 到 5000 磅，要在各种场景下测试，容错率还低，仿真技术就是实现这个目标的关键。而且团队强调，仿真能减少原型机数量和测试工时，降低成本，让 Skai 这样的产品更有竞争力。

城市空中交通的未来：Skai 能做什么？

Alaka’i 团队想象 Skai 的未来时，觉得这款 eVTOL 能给人们带来更高的自由度 —— 作为一种便捷的交通工具，它的续航预计能到 250 英里（约 402 公里）。而且他们很乐观，觉得用 Skai 不仅能减少污染和交通拥堵，还能帮一线工作者做些重要的事，比如灾后救援。

为了实现这些目标，团队下一步打算扩大仿真技术的应用范围。比如分析声学，让 Skai 在人口密集区飞行时噪音足够小；还有分析空气动力学，进一步优化设计 —— 这些都能用 Ansys 的仿真软件实现。

咱们国内现在也在大力发展低空经济，氢能源作为清洁能源，在交通领域的应用也在推进，比如氢燃料电池汽车已经有不少试点。未来要是把氢动力和 eVTOL 结合，说不定能解决纯电 eVTOL 续航短的问题。不过国内要发展氢动力 eVTOL，还得解决氢燃料的生产、储存、运输这些基础设施问题，还有相关技术的国产化。但不管怎么说，Skai 的出现已经给行业指了一个新方向，未来咱们说不定也能坐上国产的氢动力 eVTOL。

如果你想知道更多仿真技术怎么帮航空领域搞创新，或者想了解 Ansys 的产品怎么助力飞行器设计，都可以去看看他们的航空行业综述。

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