飞行汽车/evtol,正大踏步向你我走来

Yannick

前几天，在美国拉斯维加斯消费电子展上，中国小鹏汇天的分体式飞行汽车——“陆地航母”首次国际亮相便成为焦点，计划明年开始交付。



小鹏汇天的分体式飞行汽车——“陆地航母”

蕴含未来交通无限可能的飞行汽车，正逐步从梦想变为现实。或许10年后，飞行汽车就可将原本1—2个小时的通勤时间缩短至10—20分钟，城市中的人们将不再为拥堵而烦恼。再过若干年，“城市飞越(City fly)”将取代现在的“城市漫步(City walk)”，人们只需输入目的地，高度智能化的飞行汽车就能穿过高楼林立的城市，将乘客快速送达目的地。飞行汽车，不仅是科技的进步，更是对人类未来生活的重新构想。

人类“飞车”梦想自古有之

今天，人们对飞行汽车的定义更为具体。狭义的飞行汽车指既可地面行驶又可空中飞行的陆空两栖飞行汽车，广义的飞行汽车则包含面向大众化交通的电动垂直起降飞行器(eVTOL)。

实际上，自20世纪飞机问世起，人们就开始探索设计既可地面行驶又可空中飞行的陆空两栖交通工具。1917年，飞行汽车之父格伦·寇蒂斯尝试研制人类第一辆飞行汽车。当时的飞行汽车以滑跑起降飞行为主，使用场景受限，多为飞行梦想家的小范围实践，这便是狭义的飞行汽车概念的雏形。



飞行汽车之父格伦·寇蒂斯尝试研制人类第一辆飞行汽车

随着新世纪电动智能时代的到来，飞行汽车开始蓬勃发展。2016年，美国优步公司发布《城市空中交通白皮书》，提出eVTOL将成为“空中出租车”的主要形式，掀起全球研发eVTOL热潮。来自中国的亿航184型eVTOL以“飞行汽车”为标题登上美国行业权威杂志《大众机械》封面，自此飞行汽车大多是指这种eVTOL。

现有eVTOL产品主要有多旋翼、复合翼和倾转旋翼或矢量推力型三种构型，技术分别迁移自多旋翼无人机、复合翼无人机&飞机、倾转旋翼飞机。

1）倾转旋翼/涵道风扇或矢量推力型

通过旋翼的倾转过渡技术实现飞行器从空中悬停到高速前飞的转换，可以兼备直升机和固定翼飞机的优点，但由于倾转过渡过程钟气动干扰情况复杂，安全性和稳定性表现较差；

2）复合翼型

直接在固定翼飞机上安装旋翼组件，结构简单且可行性高，但这也意味着在起降/前飞过程中分别有一套动力系统处于冗余状态，存在死重问题，一定程度上减小续航时间；

3）多旋翼飞行器

以多个小直径旋翼替代直升机单个大直径旋翼及尾桨，简化了直升机的机械结构，控制难度降低且操作更加灵活；但由于需要高频率通过IMU（惯性测量单位）来调整各旋翼转速以实现稳定飞行，仅能在低载重单位上实现完全的高频率调节，后成为无人机的主要构型。



eVTOL主要构型对比

多旋翼型eVTOL采用分布式旋翼设计，因其结构轻便、设计相对简单，是发展最早、目前技术最为成熟的eVTOL，代表产品包括亿航EH216-S、小鹏X2、Volocopter VoloCity等；但具备巡航速度慢、航程和载重小的缺点，是旅游观光和消防救援的主要选择。



VoloCity

复合翼eVTOL在多旋翼的基础上配备了机翼和水平推进螺旋桨，有效提升巡航效率和航程，且规避倾转过渡过程，大幅提高安全性，可用于通勤和物流等。代表产品包括峰飞V2000CG、Wisk Cora、Bata Alia-250r等。



Wisk Cora

倾转翼型eVTOL以一套动力系统执行垂直起降、悬停和平飞，实现最优能效，可实现的航程与速度最大，但具有动力冗余不足的特征；由于构型复杂，目前大部分机型仍处于验证阶段。代表产品包括时的E20、Lilium Jet等。



时的科技 E20

多旋翼构型受限于载荷和航程，所面对的应用场景相对固定。复合翼型和倾转翼型为未来UAM应用的主力军，二者在性能上限方面没有明显差异；但在相同能量密度下，倾转旋翼的航程和速度表现明显优于复合翼型。



2024年，中国汽车工程学会发布的中国首份飞行汽车研究报告《飞行汽车发展白皮书1.0》认为，21世纪电动智能汽车的发展为电动智能航空发展奠定了较好的产业基础，eVTOL作为广义上的飞行汽车，通过飞机与汽车的电动智能技术和产业链融合，有望像地面汽车一样成为大众化交通工具，广义的飞行汽车概念正式成为行业共识。

展望未来，飞行汽车正向我们“飞”来。根据《飞行汽车发展白皮书1.0》，其发展将经历三个阶段：从2025年起，飞行汽车将迈入商业化启航的1.0阶段，载物eVTOL开始商业化应用，载人eVTOL则在特定场景下开始示范应用；预计到2035年左右，将迎来智能化加速的2.0阶段，智能eVTOL飞行汽车规模化应用加速，成为低空交通出行的主要运载工具；预计到2050年左右，将进入立体化普及的3.0阶段，陆空两栖飞行汽车将实现大众化应用，低空交通与地面交通深度融合，构建起三维立体智慧交通体系。

亟须突破的关键问题和核心技术

尽管前景可观，但飞行汽车想要真正“飞起来”还面临高安全、实用化、大众化等现实挑战。

第一，飞行汽车作为电动智能飞行器，必须满足以高安全、高可靠、高稳定著称的航空技术和产品要求。适航是飞行汽车高安全的核心保障与关键命脉，其所涉及的电安全、热安全、智能驾驶安全、构型等问题，对于航空适航都是全新领域。

第二，若要担当低空交通的重任，飞行汽车需满足基本实用化指标，即载荷≥100千克、航程≥100公里。当前的eVTOL在同样动力和起飞重量下，其载荷和航程远小于固定翼飞行器。同样的动力电池，在电动汽车上的续航能力可达到500公里以上，用于载1—2人的eVTOL续航却只有20分钟左右。如何突破载荷小、航程短的问题，是飞行汽车走向实用化的一大技术门槛。

第三，飞行汽车须具备高度智能自主驾驶能力，以满足大众化需求。低空复杂气象条件和高密度飞行的安全问题，对飞行汽车高度智能自主驾驶技术提出了极高要求。在空中飞行时，飞行汽车无法像地面汽车那样迅速停靠避险，因而必须具备短期恢复模式，以确保安全降落停靠。此外，还需要完善低空基础设施和监管体系，并形成闭环和可持续的商业逻辑。日前，德国两家飞行汽车行业先锋企业相继提交破产申请，根源就是商业模式不完善。

从技术层面来看，飞行汽车的发展需要解决三大核心技术问题。首先，动力技术是飞行汽车发展的核心。飞行汽车的动力为航空新能源动力，有相当的专业技术门槛和难度，需要研发高功率密度、高效率、高能量密度的航空新能源动力，有效提高飞行汽车的载荷和航程。其次，平台技术是飞行汽车性能与安全性的保障。当前飞行汽车平台主要为多旋翼推进垂直起降飞行平台，未来需要研发多涵道推进、轻质结构、陆空相容的垂直起降飞行平台，使其更好适应不同应用场景。最后，交通技术则是实现飞行汽车智能化运行的关键。高度智能自主驾驶、陆空一体、云网融合的立体化智慧交通技术，对飞行汽车的空中控制能力提出了更高要求。

全球加快行业创新应用步伐

放眼全球，不少国家正加快飞行汽车创新应用步伐，发展路径主要有三条。其一，从机械航空迈向电动智能航空。美国的乔比航空，欧洲的空客，中国的峰飞航空、沃飞长空、追梦空天等企业，正是基于传统航空飞行器的设计经验和技术优势来发展飞行汽车。其二，从电动智能汽车拓展至电动智能航空。飞行汽车约85%的产业链与电动智能汽车相关，电动智能汽车发展为飞行汽车奠定了较好的产业链基础。例如，小鹏汇天和广汽就借助在电动智能汽车产业链上的优势加快研发飞行汽车。其三，从多旋翼无人机进军电动智能航空。多旋翼无人机发展为电动智能航空奠定了一定的飞控技术基础。中国的亿航智能、以色列埃洛博泰克斯等企业基于早期发展多旋翼无人机的优势，迈向发展飞行汽车。



中国的部分evtol

美国JOBY航空计划在2025年实现城市空中交通的eVTOL商业化运营。空客凭借其在传统航空领域的技术积累和全球市场布局，推出“新一代城市空客”项目，在2024年展示了全电动原型机并完成首飞，这是传统航空向电动智能航空迈进的重要一步。中国拥有全球领先的电动智能汽车和多旋翼无人机技术及产业链优势，为飞行汽车的研发和生产提供了坚实基础。例如，长安汽车与亿航智能跨界合作，实现汽车与多旋翼无人机技术的有机融合，为飞行汽车的发展带来全新思路与活力。

JOBY航空evtol

低空交通是新能源、人工智能、大数据和5G通信等新技术应用的主要载体和场景，是低空经济发展的战略方向，将重塑全球经济和发展格局。当前，低空经济活动的主要载体为无人机和飞行汽车等低空飞行器。其中，消费级无人机、工业级无人机和交通级飞行汽车对低空经济的贡献，分别类似于自行车、摩托车和汽车对地面经济的拉动作用。目前，无人机在低空经济占据主导地位，已从消费级休闲娱乐工具向电力巡检、农林植保等工业级生产作业工具转型。未来，飞行汽车的普及应用，将引领人类社会立体化交通新时代，开启低空经济万亿蓝海新赛道。

来源于 人民日报

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