四问 eVTOL如何飞向天际线？（附图片）

本文转自：中国民航报

本报记者张人尹近日，一位来自广州的买家在线上直播间以199万元的价格购买了一架亿航智能EH216-S“空中的士”。此前不久，峰飞V2000CG的无人驾驶航空器系统获颁型号合格证，成为率先取证的吨级以上电动垂直起降（eVTOL）无人驾驶航空器……种种迹象显示，随着技术的发展和市场需求的增加，我国在eVTOL领域的研发和产业化进程正在不断加快，多家企业在eVTOL的设计、制造、测试和商业化运营方面取得了重要进展，为民航业的创新发展注入了新的活力。

我们为什么需要eVTOL？

eVTOL是Electric Vertical Take-Off and Landing的英文缩写，即电动垂直起降飞行器。随着城市化进程的加速，城市交通拥堵问题变得日益严重。eVTOL作为一种不需要跑道就可以垂直起降的新型交通工具，可以在城市低空快速飞行，有效缓解地面交通压力，提升居民出行效率。

以电力作为飞行动力来源，eVTOL具备智能操作、低成本、低噪音、零排放、易维护和高安全等特点。与传统的飞行器相比，eVTOL在安全性、智能性、经济性和环保性方面具有显著优势。它可以使人和货物以无缝、经济的方式在城市低空快速移动与灵活作业，高效开发城市低空空域资源，满足空中物资运输和民众交通出行的迫切需求。此外，eVTOL还可以应用于旅游观光、货运物流和农业等领域，提供便捷的空中交通服务。

eVTOL的优势从何而来？

eVTOL的优势之一来源于其首个字母e，也就是电力驱动。使用电力这种清洁能源作为动力源，与传统燃油飞行器相比，具有零排放、低噪音和低运营成本的优势。电力驱动系统通常具备较高的能量转换效率，能够更加高效地将电能转化为机械能或其他形式的能量。与内燃机等传统动力源相比，电力驱动在能源利用率方面更为高效，从而减少能源浪费。

eVTOL的另一个优势，来源于垂直起降。与eVTOL相对应，还有一种名为eCTOL（电动常规起降）的飞行器。与eVTOL不同，eCTOL需要借助跑道进行起飞和降落，类似于传统的飞机。但eVTOL可以在有限的空间内灵活起降，无须长跑道，使其可以直抵城市中心、拥堵路段或无法建设跑道的地区，大大扩展了其应用场景。例如，通过在建筑物顶部、停车场或其他合适的场地进行起降，eVTOL可以在城市通勤、旅游观光、货运物流、紧急救援等多个领域大显身手，满足不同用户群体的需求。

随着自动驾驶系统和安全技术的迭代升级，通过配备避障传感器、冗余动力系统、紧急降落系统等各类飞行控制系统和传感器，eVTOL的安全性和可靠性正在不断得到提高。

现在有哪几类eVTOL？

随着技术的不断发展和市场需求的变化，eVTOL的种类和形态也在不断丰富。目前eVTOL主要可以从整机构型、运行模式、动力能源等维度进行分类。

从整机构型来看，eVTOL可分为多旋翼、复合翼（或倾转旋翼）、矢量推进型等。多旋翼eVTOL以旋翼作为动力方式，其技术风险和研制难度较低，但使用场景相对有限。复合翼型eVTOL结合了旋翼和固定翼各自的优点，可以像多旋翼飞行器一样垂直起降，同时在空中巡航时又可以像固定翼飞行器那般快速高效飞行。而矢量推进型eVTOL则通过改变推力方向，实现垂直起降或空中巡航，具有重量轻、推力大、效率高等优点，但整体结构设计和飞控系统比较复杂。

从运行模式来看，eVTOL可分为有人驾驶和无人驾驶两种类别。有人驾驶eVTOL需要配备相应的驾驶舱和飞行员操控系统，而无人驾驶eVTOL则依赖先进的自动驾驶技术和远程操控系统。

从动力能源的维度来看，eVTOL可分为全电动和混合动力两大类。全电动eVTOL完全依赖电池提供动力，续航能力和载重能力相对有限。混合动力eV?TOL则结合了内燃机和电动机的优点，可以在保证续航能力和载重能力的同时，减少对环境的影响。

此外，根据设计载荷的不同，eVTOL还可以分为轻型、中型和重型等类别；根据目标客户的不同，可以分为面向商业运营类和政府服务类等。

eVTOL面临哪些挑战？

作为新型空中交通工具，eVTOL提供了一种颇具未来感的空中出行方式，但其批量化制造、商业化运营尚需时日。概念上的更新，随之而来的是实践中的挑战。

为了让eVTOL更加安全的运营，适航认证是必不可少的阶段。目前我国针对eVTOL的适航认证标准和程序虽然还不够完善，但亿航EH216-S、峰飞V2000CG等先后取得型号合格证，无疑为各类eVTOL航空器的适航认证带来了曙光。对于eVTOL制造商而言，需要根据适航认证的标准不断改进设计、保障飞行安全；对于完善低空运行环境而言，低空空域在不断开放的进程中，也需要针对eVTOL的运营需求，对飞行路线的划定、起降点的设置等统筹协调。

但eVTOL应用落地所面临的挑战，其核心仍源于技术层面。当前的电池能量密度和充电速度限制了eVTOL的续航能力和快速充电的可能性，为了具备更长的飞行时间和更快的充电速度，需要研发更先进的电池技术。在飞行控制方面，eVTOL的飞行控制系统要实现高度智能化和自动化，以确保在不同飞行模式下的稳定性和安全性，这涉及到复杂的算法和传感器技术。尽管eVTOL产品比传统飞行器更安静，但它们仍有可能产生噪音和振动，对乘客和周围社区造成一定影响，因此在设计和研发过程中，如何减少噪音和振动是一个重要考虑因素。

亿航智能EH216-S

亿航智能旗下的EH216-S型载人级无人驾驶航空器是一款能够实现无人驾驶的载人垂直起降飞行器，可应用在载人交通、空中游览、空中物流等场景。EH216-S可搭载两人，长6.05米、宽5.73米、高1.93米，有16个螺旋桨。其单次飞行的最长航程为空中直线距离30公里，最大飞行速度可达130公里每小时。2023年10月，亿航智能获颁EH216-S型无人驾驶航空器系统型号合格证，这也是全球首张无人驾驶的载人电动垂直起降航空器型号合格证。

峰飞航空盛世龙

盛世龙是峰飞航空科技自主研发的eVTOL载人航空器，可搭载5人，巡航速度达200公里每小时，其核心模组100%国产化，采用复合翼构型，将垂直起降能力与高速向前飞行的能力相结合，既可以像直升机一样垂直起飞和降落，也可以如固定翼大飞机那样高速巡航，可广泛应用于市内空中出行和都市圈城际出行场景。今年3月，盛世龙从广东深圳蛇口邮轮母港起飞，经过约20分钟的飞行，降落在珠海九洲港码头。这是全球首条跨海跨城电动垂直起降航空器航线的公开首次演示飞行。

时的科技E20

作为一款纯电驱动的航空器，由时的科技研发的E20采用倾转旋翼构型，具备可复用动力系统，其最高飞行时速可达320公里；采用电机和电气化架构设计，简化了动力传输方式，具备民航大飞机级别的安全系数；采用快充设计，从20%的电量充电至85%电池荷电状态只需20分钟，进一步提升了运营效率。E20的12米翼展可使用现有的直升机起降坪，同时其螺旋桨采用大直径低转速设计，巡航音量约45分贝，乘客无须戴上降噪耳机。

御风未来M1

由御风未来自主研发的M1采用了复合翼构型方案，拥有20个旋翼，最大载重500公斤，可乘坐5人，巡航时速达200公里，设计航程为250公里。M1未来计划用于满足市内以及城市间的短途空中出行需求，将2小时～3小时的车程距离缩短至30分钟左右。2023年10月，全国产化的2吨级M1首架机在上海成功实现首飞，目前已形成从25公斤级、100公斤级到2吨级的全系列纯电、混动飞行器产品线。

沃飞长空AE200

沃飞长空研发的AE200是一款5座级～6座级倾转动力纯电动垂直起降航空器，以安全、环保、经济、舒适为设计理念，满载200公里的航程，载重500千克，可满足城市商业中心与交通枢纽、城市群内部交通、文旅接驳以及航空应急转运等多类场景需求。2023年7月，华龙航空与沃飞长空签署战略合作协议，首批采购100架AE200航空器。此次合作是国内电动垂直起降航空器制造商与公务航空企业的首次创新联合。

小鹏汇天分体式飞行汽车

小鹏汇天的分体式飞行汽车采用两分体构型设计，分为陆行体与飞行体两个部分，并可进行自动分离和结合。其飞行体可实现垂直起降，满足低空飞行需求；陆行体可将飞行体完全收纳至车内，并进行地面行驶。陆行体为4人~5人座舱，搭载增程式混合动力系统，可为飞行体进行多次补能。整车采用三轴六轮汽车设计，可实现6×6全轮驱动及后轮转向。飞行体为纯电动有人驾驶飞行器，选用分布式电推进系统，满足单点失效安全要求，并支持手动和自动两种驾驶模式。

■延伸阅读缩比验证 eVTOL研发落地的另一种策略

□张人尹

eVTOL缩比验证是一种利用缩小比例的eVTOL模型进行的模拟实验，以研究其在真实或模拟的大气环境中的飞行特性、性能和安全性。缩比模型是按照一定比例缩小的版本，但仍保留原型机的关键特征和功能。

缩比验证需要额外的资源投入，包括资金、人力和时间。因此，eVTOL航空器是否要经过缩比验证这一开发阶段，取决于开发者对产品定位、研发周期、市场和客户需求等的研判。对于技术相对成熟、风险较低的eVTOL产品设计，开发者可能认为缩比验证并无必要。此外，一些开发者可能也没有足够的资源进行缩比验证，因此他们会选择直接进行全尺寸原型机的开发和测试。然而，对于涉及新技术或高风险的产品设计，缩比验证是减小风险的有效策略之一。

缩比模型和全尺寸模型在制造方面难易程度不同，具体取决于多重因素。缩比模型通常较小，制造过程中所需的材料、工艺和设备相对简单。此外，由于尺寸缩小，一些制造细节和精度要求相对较低，这有助于降低制造的复杂性。然而，缩比模型需要精确地按比例缩小原始设计，并确保其结构和性能与全尺寸模型相似，这需要特殊的设计和制造技术。

复合翼型eVTOL结合了旋翼和固定翼的优点，起飞时像多旋翼航空器一样可垂直起降，巡航时则像固定翼飞机一样快速高效，整体结构设计较为复杂。因此，御风未来M1和时的科技E20这两款复合翼型eVTOL都采用了缩比验证方法。2021年5月，御风未来M1实现载人eVTOL二分之一缩比验证机首飞，完成了悬停、过渡和巡航状态的控制算法及软硬件验证，以及硬件系统在高原、低温等环境下的试验试飞。2022年初，时的科技E20曾完成了50%缩比验证机的倾转过渡飞行。相较于25%缩比验证机，E20的50%缩比验证机在气动外形、飞机构型、系统架构、飞行控制等四个方面均有所改进。除此之外，磐拓航空、览翌航空等研发的eVTOL航空器也采用了缩比验证方式。

在缩比验证阶段，研发人员能够更快地获取飞行数据，对飞行器的性能进行评估，并及时进行设计调整和优化。一方面，通过缩比模型的飞行试验，可以验证飞行器设计概念的可行性以及理论预测的准确性，为后续的全尺寸原型机研制提供重要依据；另一方面，缩比验证还可以在实验室内或特定场地模拟复杂的飞行环境，如城市低空飞行、高山峡谷飞行等，以测试飞行器在极端条件下的性能表现。这种迭代过程能够加快开发进度，提高产品的成熟度。

尽管缩比模型较小，但它们仍然需要复杂的系统和组件来模拟全尺寸飞行器的功能，这可能导致制造和维护缩比模型的难度增加。同时，缩比模型无法完全模拟全尺寸飞行器的所有物理现象和性能特性。例如，不同尺寸的模型，其空气动力学效应有所不同，导致缩比模型的测试结果与实际情况存在一定偏差。不过，作为eVTOL研发落地的另一种策略，缩比验证的适当应用，为减少资金投入提供了新途径。