空中最后一公里不是一架小飞机

航空货运是一头昂贵的动物,只有当时间比吨位更值钱时才会动用它。轴辐式网络就是为了把这头动物装满而生的。小型无人驾驶航空器并不是同一头动物的缩小版。起飞、能量密度、监管,以及落在地面上的风险,都不会随着机翼一起缩小。

夜间枢纽的存在是为了装满昂贵的飞机

航空货运的单位不是“附近有什么就运什么”。每小时的成本很高,所以飞机必须装满合适的货物再起飞。全货机和客机腹舱都受制于这一条件。综合物流商选择的答案是轴辐式网络:来自许多城市的飞机在一个夜间时间窗内到达,包裹被分拣,然后飞机再次起飞,以便实现次日早晨的派送。枢纽不是一座因为在画上看起来居中而被选中的城市,它是一台用来装满昂贵运载工具、并完成衔接的机器。如果夜间分拣已经让产品失约,吹嘘巡航段多么空闲毫无意义。

腹舱货物搭乘的是旅客想要的时刻表。买票的人承担了一部分经济账,所以成本不会像全货机那样全部压在货物上。同一个事实也是一种约束:货运无法重新设计一个围绕旅客建立的起飞时刻。全货机可以围绕货物来安排整个夜晚。但两者最终都落在机场。机场是一种码头,逻辑与港口相同。飞机不会爬楼梯。抵达门口的工作仍然留给围栏之外的另一种运输方式。只有在一张拒绝画出最后一公里的地图上,航空货运才看起来像是废除了最后一公里。

请把这种形态理解为铁路和船舶的重演。高固定成本和高小时成本被集中到一个起飞班次里。集中它们的地方是枢纽,枢纽之外的稀薄流量则交给另一种运载工具。交接处的延误、损坏和等待不是纪律松懈,而是结构本身。谈论航空货运的速度时,请把机场到机场的轮挡时间写在一行,把门到门的总耗时写在另一行。第二行包括揽收、分拣、海关和最后一段公路。如果只留下巡航段,您描述的就已经不是客户买到的那个产品了。

把无人机机场用作桥梁巡检基地的做法,见巡检指南中的首都高速公路基于机库的三座长桥自动化巡检。

悬停不是缩短了的巡航

包裹无人机不是一架小型客机。第一个原因是物理,监管排在其后。航空煤油每公斤储存的能量远高于锂离子电池组,大约高出一个数量级甚至更多,即便把电动机浪费较少这一点算进去也是如此。2018 年,Stolaroff 及其同事在《Nature Communications》上估算,按当时的电池水平,他们建模的多旋翼机实用航程约为四公里。在他们的叙述中,这种短航程需要一个城市仓库或中转站网络。论文发表之后电池已经进步,请不要把四公里当作 2026 年的产品参数。但请把这个形态视为依然有效:与货车的巡回路线相比航程很短,因此库存和充电要向客户靠近,而每一个新节点都是一项固定成本。

飞行剖面同样不会缩小。客机只为起飞付一次钱,然后带着巨大的质量巡航。一架在地址处降落的包裹飞行器,每投递一次都要支付飞行中最昂贵的部分:悬停或垂直爬升,以及下降。悬停不是慢速巡航。靠向下推动空气来承托重量的工作,在飞行器悬在空中的每一秒都在消耗功率。一次短途城市飞行永远无法进入可以稀释这部分开销的长距离高效巡航。重型飞机把风当作一次修正,而对于轻型飞行器,风却是其速度的很大一部分。这不是设计边缘的小调整,而是设计的核心。

每公里能耗在模型里可以很漂亮,却仍然输给一辆从仓库出发一次、投递四十个包裹的货车。货车的诀窍是把许多站点捆绑进一次出发。小型飞行器并不会因为小就继承这一诀窍。把一架飞行器派往一个地址的运营,已经把捆绑让了出去,成本会以更多架次和更多节点的形式重新出现。同一篇论文报告说,无人机每包裹公里的能耗可以低于卡车,同时也指出额外的仓库能耗加上无人机每个包裹飞行距离更长,可能提高全生命周期负担。在他们考察的大多数情况下,小型无人机的影响仍然低于地面配送。请把这两句话都当作那个模型的结果来读。哪一句都不是普遍定律。

多旋翼机为什么能在空中保持静止、靠近结构物时会发生什么变化,巡检方面的说明见多旋翼机为什么能保持位置(Airffic Inspection)。请比较同样的物理规律在载货时和在接近时分别如何发作。

规则为落在人身上的风险定价

规则手册不是缩小版的航空公司规章,因为风险已经转移。全货机的故障是在机场系统内部预先规划好的:一条跑道、一支消防队,以及其他飞机已经在同一套纪律下共享的空域。包裹飞行器的故障落在一条街道、一片屋顶和一个没有买票的人身上。动能、隐私、噪音和降落地点的匮乏,并不是机翼变短就会消失的附属品。在人群上空的运营与在空跑道上空的运营是截然不同的安全工作。这项工作的成本,塞不进机体价格下面的一条脚注里。

日本的第 4 级是其规则自 2022 年 12 月 5 日起施行的类别。国土交通省把它描述为在有人居住区域、第三方上空、无地面辅助人员的超视距飞行。它要求一等机体认证、一等无人机操纵者执照、许可,以及运行规则。这不是一副更小的机翼,而是一套由人和文件组成的系统。持证人员依然存在;检查和飞行记录依然存在;出了问题时,向消防和警察的通报依然存在。无人驾驶并不意味着围绕飞行的组织是空的。请把那些看似地勤人员已经消失的几分钟之前和之后所做的合格工作,重新放回成本表上。

FAA 对 Part 107 的说明只在严格限制内允许有偿载运财物。飞行器必须保持在视距内,不得从移动的车辆上起飞,必须固定好载荷,含载荷总重必须低于 55 磅,并且必须停留在一个州之内。真正的配送网络想要的超视距作业在这项许可之外,因此属于另一种许可。EASA 的 U-space 框架是同一理念的欧洲版表述:在指定空域内,无人驾驶飞行使用飞行授权等服务,从而与有人驾驶航空器共享天空。这些文本没有一份是航空公司世界的微缩版。它们之所以存在,是因为能量密度、起降,以及下方的人群,并没有一起按比例缩小。如果一份计划假定它们缩小了,那么缺失的成本就是运营本身,而不是四舍五入的误差。

今天在日本、美国和欧洲飞行必须遵守哪些规定,可在日本、美国和欧洲的无人机飞行规则与程序(Airffic Flight Institute)中逐国查阅。