Natilus计划2026年首飞Kona翼身融合飞机，2030年代初推出200座Horizon客机

Natilus（美国加利福尼亚州圣地亚哥）由 Aleksey Matyushev 和 Anatoly Star 于 2016 年共同创立，旨在开发翼身融合 (BWB) 飞机，以满足航空公司对更高效的货运和客运平台日益增长的需求。Kona是一款翼展85 英尺、重 19,000 磅的飞机，将根据通用航空指南进行认证，计划于 2026 年首飞，2028 年投入使用 (EIS)。它已经获得了 460 份预订单。现在，Natilus（发音为 NAW-tuh-luhs）宣布推出Horizo​​n，这是一款面向窄体机市场的 200 座飞机，将于 2030 年代初投入使用。这两款飞机都比目前市场上传统的管翼式飞机具有显著优势。欲了解更多详情，请参阅“ Natilus 宣布面向 200 名乘客窄体飞机市场推出Horizo​​n翼身融合飞机”。

背景故事和愿景

Matyushev 拥有 Embry Riddle Aeronautical University 的航空工程学位，在航空/空气动力学领域拥有 20 多年的经验，曾担任 Kratos Defense 无人机系统的空气动力学负责人。“我的 联合创始人 Anatoly 更擅长快速成型，”他指出。“早期，我们都在 Piper Aircraft 工作，该公司纯粹是钣金制造。”那段经验后来在 Natilus 发挥了作用。“但在 Piper 之后，我被招募从事国防项目的快速成型工作，其中复合材料是关键，因为你可以快速构建大型部件。

“在军事项目结束后，我厌倦了睡在办公桌下，所以我离开了，和 Anatoly 一起创办了一家工业设计工作室，”他继续说道。“我们最初专注于消费电子产品，并迅速完成了三个不同的客户项目，成功准时交付。我们生产从充电器到放大器等各种产品，后来又涉足玻璃器皿和纺织品等消费品。该公司已经发展成为一家相当成功的企业，但我们的大部分制造业务都在亚洲。我们一直在努力寻找如何以可靠、快速且经济实惠的方式将商品运到美国零售货架上。”

他解释说，根本问题在于货机的传统管翼设计。它们在达到最大重量之前就填满了空间。“业界正在寻找一种更高效的设计，”马蒂乌舍夫说。“我们的想法是利用我们的航空航天背景来解决这个问题。这就是 Natilus 的起源——基于 BWB 开发以体积为中心的空运设计。目标是在这个空运平台上使 BWB 基本正常化——即解决所有技术挑战，奠定设计和制造的基础——然后最终进入客运领域。但我们并不着急，所以我们不知道什么时候会跳到第二架飞机。”

为什么现在开发Horizo​​n？

当然，Natilus 现在已经宣布推出Horizo​​n飞机。“因此，我们将推出两款产品，”Matyushev 说道。“第一款是Kona区域货机，我们在圣地亚哥的工厂制造。这是一架 80% 复合材料和 20% 金属的飞机，距离首飞还有大约 24 个月的时间。接下来是Horizo​​n，这是我们首次进入客运市场。这将是一架 100% 碳纤维复合材料 [CFRP] 飞机。

“由于波音和空客面临的挑战，我们度过了非常有趣的一年，”他继续说道。“许多航空公司开始质疑这种双头垄断是否真的是市场的最佳选择。几家大型航空公司已经与我们联系，他们基本上询问我们是否可以将我们的 BWB 货机改装成客机。我们突然意识到这是向前迈进的最佳时机。

“未来 20 年，大约有 40,000 架飞机的滞后需求，”Matyushev 指出，“而窄体飞机将占其中的 70-80%。即使波音和空客都设定了生产目标，仍有 15,000 架飞机尚未交付。”请注意，这是基于空客和波音将在未来 20 年分别制造 15,000 架和 10,000 架窄体飞机的预测。然而，目前，这两家飞机公司都没有实现自己的预测和承诺，而两家公司都将计划的产量提升推迟了至少 1-2 年。

“他们的客户似乎已经准备好接受一些不同的东西，”马蒂乌舍夫说，“这也是由航空公司自己的 ESG [环境、社会、治理] 目标推动的。我们拥有一项可以实现这些目标的技术。由于所有这些因素都结合在一起，我认为市场现在已经准备好接受第三家窄体飞机 OEM，我们的投资者也支持我们推进Horizo​​n客运版的开发。”

Kona与Horizo​​n建设

Kona 的80% 材料是 CFRP，20% 是金属，而Horizo​​n 的机身则全部由 CFRP 制成。“每种材料都有各自的制造技术，”Matyushev 说道。“在开始制造Kona时，我们利用了与 Piper 合作的经验，在内部用金属板制造了双尾翼，而没有等待模具。我们对控制面也做了同样的处理，它们也是非常简单的铝制部件，不需要太多模具就可以完成。因此，这让我们具有快速上手的优势。但当我们着眼于机翼和机身时，我们投资了工具，将它们制成了 CFRP 结构。”

Horizo​​n将是一架体型更大的飞机——翼展 118 英尺，而 Horizo​​n 为 85 英尺，最大有效载荷 28 吨，而 Horizo​​n 为 3.8 公吨。“如果你看看第一架机身、机翼和尾翼都采用复合材料的商用飞机——例如空客 A350——它们的空重与最大总重之比远低于市场上任何其他飞机。与全金属飞机相比，它减少了约 10%。因此，使用 CFRP 机身的好处已被证明。”

但同时也将面临重大挑战。“我 认为最大的挑战是部件的尺寸，”马蒂乌舍夫说。“例如，铝制 737 机身，因为它是管状和机翼设计，可以装上从圣路易斯到西雅图的火车。然而，BWB 的子结构并不传统。因此，我们正在研究如何将机身分解成子模块，以及由于大型结构（例如桥梁高度或火车车厢长度）的运输限制，我们需要进行多少垂直整合。”

他解释说，Natilus 还在考虑如何开发必要的供应链。“在这个初始阶段，我们仍然依赖几个关键供应商，但似乎有迹象表明，内部生产 CFRP 将非常重要。这不仅是运输方面，还有高压釜。将复合材料管段放入管状高压釜中是有意义的，但一旦你有这些三维尺寸不同的长方形，使用高压釜将是一个挑战。然而，这就是当今大多数供应链所使用的。因此，在我们推进这种放大版飞机的过程中，将制造纳入内部，并研究建造结构的不同方式是核心领域。”

他承认，这种规模化是一个巨大的挑战。“例如，我们开始考虑设施和劳动力。我们需要一个占地 300 万平方英尺的设施和 10,000 名经过 CFRP 生产高度培训的员工。我认为这些是更难的问题。一些即将上线的设施非常有趣，但问题是它们是否适合我们正在考虑的制造工艺的 BWB。”

乘客和飞行员对商用 BWB 的看法

Natilus 的首批客户之一是Ameriflight。 “它是美国最大的支线航空公司，”Matyushev 说，“拥有 80-100 架飞机的机队，为 UPS、FedEx 等客户提供服务。科纳机场是他们的理想平台，因为他们的机队正在老化，并且开始真正考虑新的尖端技术。他们已经订购了 20 架我们的飞机。我们还有很多其他客户，但尚未透露具体名称。”

但是Kona为 Ameriflight 带来了什么？“我们有 Cessna SkyCourier等竞争对手，它是一架涡轮螺旋桨飞机，尺寸和重量完全相同，”Matyushev 解释道。“但由于Kona 的立方体积大得多，它可以在同一趟航班中运载几乎两倍的盈利货物。因此，当你考虑到 2 倍的体积增加，再加上 BWB 空气动力学和升力带来的阻力减少 30%，在相同有效载荷类别下，成本几乎降低了 3 倍。

“对于Horizo​​n来说，我们只是将这些优势扩展到 200 名乘客的窄体客机市场，”他继续说道。“同样，利用我们在空气动力学方面的经验，我们可以使用改进的 BWB 设计来实现比当今商用航空使用的飞机轻 25%、载客量增加 40% 且碳排放量减少 50% 的飞机。”

即使有这些优势，但现实情况是，BWB 是一种完全不同的机身类型，更类似于 B2 轰炸机，而不是目前飞行的窄体飞机。“以前的 BWB 飞机（如 B2 轰炸机）的飞行方式与我们的飞机的飞行方式有着根本的区别，”马蒂乌舍夫指出。“B2 的飞行控制系统非常复杂，因为飞机本身就不稳定。它有四重冗余系统，本质上是利用空气动力学，并以一种让飞行员感觉像在驾驶普通飞机的方式呈现它们。”

“相比之下，我们的飞机设计为具有航空稳定性，飞行方式与传统客机相同。它们看起来不同，但飞行方式相同。我们的许多航空公司客户都带着他们的首席飞行员来驾驶我们的模拟器。他们评论说，如果我不向他们展示他们正在驾驶 BWB，他们会认为他们正在驾驶 737 或 A320 之类的飞机，只是在通用航空规模上，因为这些模拟器是为Kona设计的。”

为什么自动驾驶飞机需要模拟器？“虽然我们打算让Kona具备自动驾驶能力，”Matyushev 指出，“但第一架飞机将有一个驾驶舱，可以选择驾驶。因此，我们需要确保飞行员能够安全操作飞机，而模拟是我们设计和认证过程中一个重要且必要的步骤。”

“我认为这是我们作为一家公司所取得的成就之一——我们已经能够创建飞行员和美国联邦航空管理局想要的飞行处理方式，但采用不同的形式，无需复杂的电传操纵系统即可实现所需的性能，”他补充道。

认证依据和时间表

一架全尺寸的Kona原型机已经建造完毕，并将于 2025 年开始飞行测试，首次认证飞行将于 2026 年开始，商业服务将于 2028 年开始。这是当前管翼飞机的正常时间表，但Kona是 BWB 机身，尚未获得商用飞机认证。

“是的，但我们没有对任何材料进行认证，”Matyushev 说。“这是我们制造这些飞机的一个重要支柱，至少一开始是这样。我们正在使用 NIAR为航空业在Toray和Syensqo [碳纤维/环氧树脂] 预浸料上已经完成的大量工作。因此，我们正在使用NCAMP 的许可和已知的制造工艺来加快我们的上市时间。”

他还解释说，Kona认证是根据通用航空指南进行的，适用于重量不超过 19,000 磅的飞机，通常需要 18 个月的时间，但Horizo​​n将获得第 25 部分运输类别认证。“当然，这将是一个更长的认证过程，”他承认。“不过，这取决于你如何构建它，如果执行正确，这将是一个 2 到 3 年的项目。波音公司过去能够做到这一点，而空客 A350 实际上在不到 2 年的时间内就完成了。因此，在所需的时间和费用方面，业内有先例。”

确实如此，但波音 787 花了 8 年时间，其中一部分原因是它选择了全新的机身结构，即连接完整的复合材料机身，而 A350 则采用复合材料机身面板，这与之前的金属机身结构/组装方法非常相似。马蒂乌舍夫承认这一点：“问题在于你注入了多少新技术，因为这实际上会为进入市场设置更大的障碍。因此，我们试图利用已知的材料、制造、发动机和系统，让事情尽可能简单。”

考虑到所有这些，Natilus 何时才能完成Horizo​​n的设计？“我们正试图尽快完成设计，”他说。“我的意思是，投入使用的时间是 2030 年代初，也就是 6-7 年后，但从我们的角度来看，这段时间并不长。因此，我们已经安排在明年进行风洞测试，我们希望在年底前完成空气动力学设计，但之后我们必须开始研究内部结构、系统和制造。所以，我们现在必须迅速行动。”

BWB 标准化，未来材料

Matyushev 认为，BWB 飞机已经成为常态。“我们在过去 10-15 年中看到的是，如果你做得正确，技术上就会有突破，这样你就可以将其推向市场，”他解释道。“问题在于执行力和风险承担。从我们的角度来看，我们试图从本质上利用现有的部件，但以独特的方式将它们组合在一起，这样在短期内仍能提供客户想要的机会和效率。 ”

因此，Natilus 正在努力让Kona实现首飞。“我们需要将这次飞行中吸取的教训应用到Horizo​​n上，这样我们才能解决如何每天生产一架飞机的问题，而这正是未来 20 年市场真正需要的，”Matyushev 说道。

考虑到这一点，研究热塑性复合材料 (TPC) 是否有意义？热塑性复合材料可以在几分钟内冲压出零件，波音和空客都已在使用这种材料。“我真的很喜欢热塑性塑料的想法，因为工具要简单得多。它本质上是从金属板方面借鉴而来的 — — 例如，只需使用冲压工具来创建肋条 — — 但使用性能更高、重量更轻的材料。但差异在于资格。”

在这里，他提到了 TPC 在行业中的现状。整个 B787 和 A350 机身都使用了 TPC 夹子和夹板，焊接的 TPC 机翼前缘和方向舵已经在空客、达索和湾流客机上飞行了几十年。不过，将这项技术添加到Kona和/或Horizo​​n中很可能会增加认证的复杂性并延长流程。“我真的很喜欢空客继续前进的想法，我们可以根据他们投入生产的材料、工艺和结构通过等效性认证。”

目前，马蒂乌舍夫表示：“我们非常兴奋，因为我们在正确的时间出现在了正确的地点。市场需要新的解决方案，我们有一个非常可行的时间表来提供这些解决方案。与此同时，考虑所需的制造、设施和劳动力是一项挑战，但我们正在与潜在工厂进行良好的对话，我们的客户和投资者正在提供我们所需的支持，我们正在发展新的合作伙伴并建立供应链。”