利益相关者的要求如何限制基于无人机的医疗配送：高海拔地区电动垂直起降（eVTOL）飞机的概率尺寸估算

《Scientific Reports》：How stakeholder requirements constrain drone-based medical delivery: probabilistic sizing of eVTOL aircraft at high altitude

　　

摘要

基于无人机的医疗配送能够克服高地区域医疗服务的地理障碍，但为这一任务设计飞机需要应对非工程因素带来的不确定性：医生确定冷链要求，监管机构规定安全系统，卫生规划者设定配送速度目标，这些因素都会对飞机设计产生影响，且其影响程度难以预测。目前还没有任何飞机尺寸评估框架能够同时考虑这些需求来源的不确定性和传统的技术不确定性。在这里，我们提出了“需求影响套件”（Requirement Impact Kits，简称RIKs）——这些套件包含具有不确定工程系数的可组合模块，并被纳入一个三级概率框架中，该框架区分了需求场景、工程转换和参数层面的不确定性。通过将该框架应用于基多大都会区2800米高度的电动垂直起降（eVTOL）医疗配送场景，对比了升力巡航（Lift+Cruise）、倾转旋翼（Tilt-Rotor）和多旋翼（Multirotor）三种架构，我们发现利益相关者的决策对设计结果具有决定性影响：紧急配送需求会使飞机的可行性降低24个百分点——这一影响是增加冷链热管理措施影响的四倍。Sobol敏感性分析表明，98%的参数层面不确定性属于认知不确定性，可以通过旋翼测试来降低；而电池能量密度对可行性的影响不到2%。升力巡航架构表现出最高的鲁棒性，同时，高度与巡航速度的可行性分析图为卫生系统规划者提供了一种定量工具，帮助他们权衡配送时间要求与运营可靠性之间的平衡。