哪条大道通罗马?中国飞行汽车技术路线分析及商业化进展
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一、eVTOL结构拆分
中投产业研究院发布的《2024-2028年中国飞行汽车(电动垂直起降器eVTOL)行业深度调研及投资前景预测报告》指出,eVTOL(电动垂直起降)是电动垂直起降飞机的简称,它是一种新型的航空器,能够像直升机一样垂直起降,同时拥有固定翼飞机的巡航效率。eVTOL的设计理念是结合了直升机的灵活性和电动飞机的环保、经济性。eVTOL的结构进行拆分包括:
(一)推进系统(电机):占比40%,是eVTOL中价值量最大的部分。电机是eVTOL的动力来源,通常采用多个电机以提供升力和推进力。这些电机需要具备高效率、高可靠性和低噪音的特点。
(二)机体结构与内部件:占比25%,是eVTOL的主体框架和支撑结构,包括机身、翼面、起落架等。这些结构件需要轻量化以提高飞行效率,同时保证足够的强度和刚度以承受飞行中的各种载荷。
(三)航电系统与飞行控制:占比20%,包括航空电子设备和飞行控制系统。航电系统负责飞机的通信、导航、监控等功能,而飞行控制系统则负责飞机的自动或半自动驾驶,确保飞行安全和稳定性。
(四)能源系统(电池):占比10%,是eVTOL的电力供应来源。电池的性能直接影响到eVTOL的续航能力和载重能力。目前,电池技术是eVTOL发展的关键瓶颈之一,需要高能量密度、长寿命和快速充电的电池技术。
电池是eVTOL单项成本最高的部件,以500次充电循环考虑,电池在飞行器总运营成本中占比超60%。电池成本降低1%,运营商的运营利润将增加3%;电池寿命延长1%,运营利润将增加2%。
(五)装配件:占比5%,包括各种辅助设备和系统,如照明系统、空调系统、安全设备等。
图表:eVTOL价值量占比情况
数据来源:中投产业研究院整理
从这些组成部件可以看出,eVTOL的设计和制造涉及多个领域,包括航空工程、电力工程、材料科学、电子工程等。每个部分都对eVTOL的性能和安全性有着重要的影响。随着技术的进步和市场的成熟,eVTOL有望在未来的城市空中交通、短途运输等领域发挥重要作用。
二、eVTOL核心技术体系拆解
eVTOL(电动垂直起降)作为一种创新的航空器,其核心技术体系是确保其性能、安全性和经济性的关键。eVTOL主要核心技术体系包括构型与总体参数设计技术、低气动噪声设计技术、电推进技术(电池技术、电机与电控技术)、飞行控制技术和适航技术。
图表:eVTOL核心技术体系
数据来源:中投产业研究院整理
(一)构型与总体参数设计技术
构型设计:涉及eVTOL的外形和结构布局,包括旋翼、固定翼、起落架等的设计,以及它们如何协同工作以实现垂直起降和水平飞行。
总体参数设计:包括确定飞机的尺寸、重量、载荷能力等关键参数,这些参数将直接影响飞机的性能和效率。
(二)低气动噪声设计技术
气动噪声是飞机在飞行过程中产生的重要问题之一,特别是在城市环境中。
低气动噪声设计技术旨在通过优化飞机的气动布局和表面设计,减少飞行过程中产生的噪声,提高eVTOL的环保性和可接受性。
(三)电推进技术
电池技术:电池是eVTOL的动力来源,需要具备高能量密度、长循环寿命、快速充电能力和良好的安全性。
电机与电控技术:电机需要高效、轻巧且可靠,电控系统则负责电机的精确控制,以提供所需的推力和升力。
(四)飞行控制技术
飞行控制系统是eVTOL安全飞行的核心,包括自动飞行控制系统(AFCS)和飞行员辅助控制系统。
这些系统需要能够实时响应飞行条件的变化,确保飞机的稳定性和可控性。
(五)适航技术
适航技术涉及确保eVTOL满足所有相关的安全和性能标准,以便获得适航认证。
这包括结构强度、飞行性能、系统可靠性、环境影响等方面的评估和测试。
这些核心技术体系是eVTOL研发过程中的关键环节,它们相互依赖,共同决定了eVTOL的性能、安全性和市场竞争力。随着技术的不断进步和创新,eVTOL有望在未来的航空运输领域扮演越来越重要的角色。
三、eVTOL构型与技术路线对比
中投产业研究院发布的《2024-2028年中国飞行汽车(电动垂直起降器eVTOL)行业深度调研及投资前景预测报告》指出,eVTOL(电动垂直起降)技术的发展催生了多种技术路线,每种路线都有其独特的设计特点和应用场景。eVTOL的主要技术路线包括:多旋翼、复合翼、倾转旋翼、倾转涵道风扇+完全矢量控制和隐藏式推进系统+无翼设计。
图表:eVTOL的技术路线
数据来源:中投产业研究院整理
图表:多旋翼代表机型
数据来源:中投产业研究院整理
图表:复合翼代表机型
数据来源:中投产业研究院整理
图表:倾转旋翼代表机型
数据来源:中投产业研究院整理
eVTOL创新企业大多采用多旋翼和倾转旋翼构型。因多旋翼构型是可迅速落地的方案,倾转旋翼构型在落地时能覆盖更多应用场景,具有较强市场竞争力。
图表:eVTOL整体布局方式
数据来源:中投产业研究院整理
图表:不同eVTOL的构型差异
数据来源:中投产业研究院整理
每种技术路线都有其优势和挑战,例如多旋翼设计简单、易于控制,但可能在续航和速度上受限;而倾转旋翼和倾转涵道风扇设计则提供了更好的巡航性能,但控制系统更为复杂。隐藏式推进系统和无翼设计则提供了更好的气动性能和较低的噪音,但可能面临更高的设计和制造成本。
随着技术的不断进步,这些技术路线中的一些可能会成为eVTOL市场的主流,而其他一些则可能在特定的应用领域中发挥优势。最终,eVTOL的成功将取决于技术创新、成本效益、安全性和市场接受度。
四、eVTOL适航与商业化进展
中投产业研究院发布的《2024-2028年中国飞行汽车(电动垂直起降器eVTOL)行业深度调研及投资前景预测报告》指出,随着eVTOL(电动垂直起降飞行器,俗称“飞行汽车”)技术的发展,全球范围内对其落地和商业化应用的期待愈发高涨。eVTOL以其垂直起降能力,相较于传统直升机,展现出更高的环保性能和应用潜力。它不仅有望缓解地面交通拥堵问题,还能在低空物流、城市观光等领域提供服务,被视为实现先进空中交通(AAM)的关键技术。
在中国,吉利科技集团旗下的沃飞长空公司在eVTOL领域处于领先地位,正在积极推进其低空飞行器AE200的适航审定工作,以加速eVTOL的商业化进程。eVTOL的商业化不仅能够为人们带来更便捷的交通方式,还可能为城市交通和物流行业带来革命性的变化。
目前,全球eVTOL的适航标准尚处于探索阶段,欧洲、美国和中国都在积极制定相关规则。沃飞长空作为国内低空出行领域的领军企业,专注于eVTOL的研发和商业化,拥有一支由经验丰富的专业人员组成的适航管理团队,他们正根据中国民航局的规定,开展适航培训和审定工作。
2023年,中国民航局发布了《关于就沃飞长空AE200-100型电动垂直起降航空器型号合格审定项目专用条件征求意见的通知》,这是中国民航局首次针对5-6座有人驾驶eVTOL项目提出的专用条件,旨在明确适航安全要求,填补了有人驾驶eVTOL航空器审定的空白,对国内eVTOL的发展具有里程碑意义。
沃飞长空正按照适航规章的要求,有序推进AE200的适航审定和商业化工作。公司表示,将继续加大研发力度,推出更多适用于低空物流、低空运输等场景的eVTOL机型,以全面提高未来生活的便利性。
随着技术的不断成熟,我们有理由相信,在不久的将来,智能驾驶飞行器将不再是科幻小说中的概念,而是成为现实生活的一部分,为人们的出行带来更多可能性。
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