有幸碰到產品具潛能提升廣大人群生活品質之企業的機會可不常有。不過，這正是垂直起降 (VTOL) 飛機製造商 BluJ Aero 打算全心投入的目標。
BluJ Aero 團隊
BluJ 共同創辦人暨技術長 Utham Kumar Dharmapuri 表示，公司透過打造靈活的世界級航空產品，「觸及各行各業的人們」，各種潛在應用從區域性航空旅行、當日配送服務，到無人緊急疏散等皆包含在內。BluJ 的產品解決了航空業如今面臨到的部分重大挑戰，包括區域性運輸的昂貴成本及效率不彰，並迎頭趕上運輸服務與日俱增的需求。
至於該公司如何達成此目標，Dharmapuri 表示：「BluJ 的成立願景是讓航空變得簡約又永續」。這種永續性分為兩部分：
- 環境永續性：BluJ 倚賴氫能燃料電池以減少碳排放。
- 經濟永續性：BluJ 著重於打造多元設計，在不同地理區推動廣泛應用，確保其飛機的長期價格經濟實惠，讓廣大群眾都有能力負擔。
BluJ 身為從事先進空中交通 (AAM) 產業的一分子，亦逐漸跳脫傳統航空解決方案的窠臼，轉而採用自動駕駛、非傳統推進系統、輕巧設計及專為起降打造的客製化區域，例如垂直起降機場或空中機場。
「此想法的重點是為了更貼近希望搭乘這些飛機的旅客，甚至是將他們的貨物運送到至最終目的地。」Dharmapuri 說。「你不需要一條跑道。您只需要能讓物體起降的安全空間。」
BluJ 已將自行研發的第一個 VTOL 原型機投放至天空。「科幻場景如今不再遙不可及。」Dharmapuri 表示。如要繼續邁進，就需要克服 AAM 領域常見的幾項障礙。
在 AAM 領域獲得成長的必備要素是什麼
將科幻場景化為現實並非易事。首先是方程式中的財務部分。「全球投資人需要投入龐大資本及抱持投資意願，才能壓注於此類長遠構想。」BluJ 共同創辦人暨執行長 Amar Sri Vatsavaya 表示。成功募集到資金後，接下來的挑戰則是達成商業化，並向潛在客戶證明此項技術的重要。
其次是監管。「監管機構，或甚至是一般社區居民，都不習慣有事物在公寓窗邊徘徊飛行。」Dharmapuri 表示。「這就是我們對這些載具在不久的將來所描繪的景象。所以，法規將是其中的關鍵。」在這方面，BluJ 一開始就與民用航空總局 (DGCA) 攜手合作，共同因應這項挑戰。
最後，AAM 仰賴全新技術，並以創新方式發揮現有技術。雖然此舉開創了嶄新的可能性，卻也帶來了陌生的技術挑戰，例如設計一款能在飛行數百公里後，再靜靜降落於繁忙都會區的 VTOL。
一架位於垂直起降機場的 BluJ 垂直起降 (VTOL) 飛機
最後，這些挑戰具有多重層次，AAM 設計「必須以負責任的方式製造，致力於因應技術與監管方面的雙重課題。」Dharmapuri 指出。為了找到適用於技術層面、投資人、監管機構和潛在使用者的解決之道，BluJ 團隊於是轉而運用Ansys 的模擬。
效率：專為新創公司量身打造的解決方案
雖然降低成本對所有企業都至關重要，但此目標對新創公司尤其關鍵。BluJ 團隊在此轉而尋求 Ansys 新創公司計畫，並獲得 Telled Marketing 的支持。
加入新創公司計畫後，BluJ 便能取得「我們這種公司迫切需要的模擬解決方案套件組合。」Vatsavaya 說。該套件組合將多款 Ansys 解決方案合而為一，不僅價格實惠，更有助於規劃預算。
「這樣讓我們更能專注於運用這些工具，而不是糾結於如何負擔費用，或是如何以最有效率的代幣或授權組合進行採購。」Vatsavaya 說明。「這是 Ansys 新創公司計畫所帶來最龐大的意外收穫。...第一年的新創公司套件組合費用，比我們沒有加入該計畫時的必要投資額更划算，所以在創立初期對我們助益甚大。」
重要的是，此套件組合還包括高效能運算 (HPC)，這是新創公司計畫中的套件專屬產品。
準確度：Ansys 產品套件
BluJ 團隊透過 Ansys 新創公司計畫取得所需的進階軟體，包括用於研究飛機內部和周圍流動相互作用的 Ansys Fluent 流體模擬軟體。其用途包括分析空氣和流體如何在 VTOL 中迴流，BluJ 採用的 VTOL 空氣動力學設計如何運作，以及是否有徹底發揮能源使用效率。同時，Ansys Mechanical 結構有限元素分析 (FEA) 軟體協助團隊建立符合所有要求及法規的最佳化 VTOL 設計。
VTOL 機翼上的速度規模流動模擬
團隊亦仰賴 Ansys Composite PrepPost (ACP) 工具，著手設計儲存氫氣的 IV 型複合壓力容器，並運用 Ansys LS-DYNA 非線性動力結構模擬軟體，協助其更能順暢地解決模型問題。團隊也開始將 Ansys Maxwell 進階電磁場求解器整合至其製程中。
這裡以 BluJ 從零開始製造的螺旋槳為例，說明如何使用模擬軟體。螺旋槳一向是頗具挑戰性的設計元件，Ansys 軟體讓 BluJ 團隊能「迅速查看哪些設計有效，哪些存在缺失。」Dharmapuri 說。「一旦有了構想，就能迅速逐一檢視其設計。」
BluJ 團隊在執行模擬後，接著將高傳真度的 Ansys 模型結果，與既有螺旋槳設計相比較。這樣一來，「我們能運用工具進行確認與交叉驗證，並發現 Ansys 軟體能將實際結果的預測誤差控制在 5% 的範圍內，對螺旋槳而言，這已是極為精準的相關性。」Dharmapuri 說明。「相較於知名廠商實際生產的螺旋槳，你的設計若能將誤差控制在 5% 以內，便是不錯的起點。」
而且，螺旋槳不過是 BluJ 在工作中用到模擬的諸多方式之一。工程師有了模擬軟體，就能快速分析在各種環境條件下的反覆設計異動和效能。因此，「既能縮短產品上市時間，又能減少反覆進行設計與測試所需的時間，不然這些作業可是更費時費力。」Dharmapuri 說。
對現代工程師而言，執行模擬分析極其重要。「你在現實世界中無法完整測試任何結構的所有層面。」Dharmapuri 表示。「唯一的方法就是直接飛行，但若到該階段才進行測試，那就為時已晚了。」因此，一開始就必須使用模擬。
無論團隊的現有目標為何，「模擬在我們開發的任何產品中都是關鍵。」Dharmapuri 指出。「我在這個業界已有 18 年之久，如今必須有模擬才能設計任何產品。...這正是對模擬工具本身的莫大恭維，沒有模擬，甚至無法進行設計。」
從草圖到天空
BluJ 在短短三年內就取得長足的進步。從僅以兩名成員與一位教授設計出飛機初始草圖的團隊，到成功打造出飛行原型機，對 BluJ 而言，天空不再是極限，而是充滿機會。該公司打算在 2026 年進入市場，並推出自家飛行器作為貨運解決方案。
BluJ VTOL 位於充電站上的渲染圖
展望未來，BluJ 打算持續擴展規模，並為其技術拓展全新潛在應用。此外，「我們非常希望盡量將整體工作流程自動化，隨著 Ansys 逐漸導入 Python 腳本層，這將會是一大助益。」Vatsavaya 提到。此發展將協助 BluJ 進一步縮短設計時間。
不僅如此，該公司團隊將繼續投入認證。Ansys 軟體「是航空業普遍接受的認證工具。」Dharmapuri 說，而且「有助於我們更快取得產品認證。」
該團隊還規劃使用多物理模擬，一次解決多項目標，例如設計不僅具有空氣動力學特質，亦兼備燃油效率又安靜的 VTOL。
在整體過程中，「模擬能大幅縮短時間，並以更快的速度產生成果。」Dharmapuri 說道。
瞭解 Ansys 新創公司計畫如何讓新創公司取得模擬解決方案以順利起步。
