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在新能源汽车行业仍在充电和自动驾驶的技术议题上纷争之际，电动垂直起降（eVTOL）飞行器公司已做好准备，目标在五年内让空中交通成为现实。随着全球对eVTOL的法规认证的完善和关键技术如电池、电控等的发展，eVTOL已在2023年成为航空领域的革命力量。就如同新能源汽车在过去的日子里，eVTOL正在逐渐改变出行方式的面貌。面对欧美eVTOL企业的快速崛起，中国企业也在积极参与这场竞赛，期望在这个领域领先全球。
在1024小鹏科技日上小鹏带来了小鹏汇天第6代飞行汽车的消息。预计2024年量产，并且价格将控制在100万以内，跟中低端的豪华汽车一个水平。这款车可以通过折叠螺旋桨来切换飞行、陆行两种模式，所以既能陆地驾驶又可以安全低空飞行。在车身方面采用了碳纤维单体壳车体，航空锯材以及集成设计等等进行了大量轻量化设计，相比小鹏P7减重幅度接近50％，仅为960公斤。在操作方面，据官方表示：第六代飞行汽车将在飞行过程中采用与方向盘解耦的单杆操作方式，陆行时使用方向盘，飞行时单杆操作，飞控系统会辅助驾驶员执行驾驶意图，降低误操作影响，让每个人都可以轻松上手完成飞行。
国内eVTOL能否延续新能源汽车的辉煌？《与非研究院》将带您一探究竟。
什么是eVTOL？
eVTOL是一种创新的飞行器，它的飞行特性和控制机制与传统的直升机和固定翼飞机大不相同。主要得益于电气化的分布式动力系统和现代飞控技术，eVTOL提供了更为简洁的飞行控制，从而显著降低了飞行员的工作负担。当然，这也意味着飞行员的培训和飞机的运营管理需要满足新的标准和要求。
不过，国内对eVTOL的理解尚未形成统一。许多人仍然混淆无人机、飞行汽车、eVTOL和通航飞机这些概念。就如同人们在早期混淆新能源车和混动车一样。
eVTOL的全称是Electric Vertical Take-off and Landing，意为“电动垂直起降（载人）飞行器”。这其中，"电动"意味着它是完全电驱动的，与EV纯电动汽车的驱动方式类似，而不是依赖燃油像传统飞机那样。"垂直起降"则意味着它可以实现不依赖跑道的垂直起飞和降落，因此比普通的民航客机更具灵活性。此外，eVTOL的另一显著特点是其能够以400公里/小时的速度搭载4-5名乘客进行300公里的短途飞行。
回溯eVTOL的发展史，它其实并不是真正的“新鲜事物”。它的灵感源于20世纪40年代提出的固定翼飞机垂直起降技术，即VTOL。1989年，具有VTOL能力的侧转旋翼机“鱼鹰”首次成功起飞。
eVTOL的核心优势在于其高度的安全性、成本效益、环境友好性以及智能化。与传统飞机相比，多电池系统和多电机驱动技术确保了eVTOL在飞行过程中的安全。在经济性方面，规模化生产和成熟的供应链预计将大大降低eVTOL的成本，使其与网约车的成本相当。电动化使eVTOL实现零碳排放，大大减少了噪音，提供了更加优质的乘坐体验。其智能化特点也意味着它能灵活地在城市的各种场所进行起降，从而填补城市交通的空白，同时也为自动驾驶技术的实现提供了有利条件。
另外，与直升机等传统空中交通方式相比，eVTOL在安全性、成本和环境友好性方面都展现出明显优势。例如，eVTOL的安全冗余可以与大型飞机媲美。而在成本方面，与传统的直升机相比，eVTOL的每分钟费用仅为20到30元。
当然，与eVTOL相似，通航飞机需要足够的空地作为跑道起飞。但是，中国的通航机场数量有限，并且主要位于较为偏远的地区。这与eVTOL的需求形成鲜明对比。eVTOL只需要一块草坪或者一块空地以及一个充电桩，非常适合低空旅游市场。一旦eVTOL的应用得到推广，我们可以预见一个网状的空中交通格局在城市之间逐渐形成。
eVTOL飞行汽车：下一代空中交通的展望
SMG公司从2016年起推出了AAM实现程度指数排名（ARI），对约20至30个最有潜力的eVTOL飞机企业进行融资规模评估。在这一名单中，共有9家企业公开获得超过1亿美元融资，涵盖了从美国到中国的各大企业。
2016年也是eVTOL行业的转折点，因为全球共享出行巨头Uber提出了其“UberElevate”城市空中出租车计划。此计划吸引了广泛关注，催生了欧美的eVTOL研发热潮。此后，基于eVTOL的UAM成为各国政府和资本关注的焦点。如今，eVTOL的应用场景已经从单一的客运扩展到货运、救援、快递和基础设施检查等多个方面。
多家机构对eVTOL市场的未来持乐观态度。摩根士丹利预测，到2040年，eVTOL将创造一个超过1万亿美元的市场。而德国咨询公司罗兰贝格更进一步，他们预测到2050年将有超过16万架“飞行汽车”投入使用，预计产生近900万亿美元收入。
eVTOL技术的潜力也受到了多个国家政府的重视。在中国，四川、湖南、江西和安徽都已开始对低空空域进行改革和试验。而在国外，如澳大利亚的eVTOL初创企业获得了政府的支持，日本也在积极规划飞行汽车的线路。
尽管eVTOL市场有众多参与者，但其基本上可以分为两类：传统的飞机制造商和汽车厂，以及专注于eVTOL飞行器的新势力。传统的制造商，如波音和丰田，可能会推动市场的普及，但由于公司的体制和战略等问题，它们可能难以实现革命性的创新。而专注于eVTOL的新势力，如亿航智能和Lilium，由于其灵活性和创新能力，更有可能在市场中取得领先地位。
最后，核心的技术标准和方向似乎已经清晰。亿航智能提出的标准是：eVTOL需要能够垂直起降，避免对跑道的需求，并需要具备中央控制的自动驾驶功能，以提高城市空中交通的控制能力。
eVTOL供应链介绍？
虽然eVTOL在外观上与传统的飞行器有所不同，但其背后的技术复杂度和所面临的挑战都令人瞩目。与电动汽车产业相比，eVTOL具有独特的供应链和生产需求。尽管有企业在商业模式的探索中遭遇了资金和技术的压力，但与供应链伙伴的战略合作为整个行业带来了新的生机。eVTOL的核心技术如动力电池、飞控、导航和整机结构都是其成功的关键。尤其是动力电池技术，作为其中的关键瓶颈，它对于eVTOL的飞行性能和安全性具有至关重要的意义。
eVTOL供应链介绍
eVTOL的商业模式仍在探索中。参考新能源汽车行业，巨额的资金投入与燃烧，eVTOL的盈利路径仍是个未解之谜。然而，随着eVTOL企业与不同供应链环节的伙伴建立战略合作关系，供应链体系已逐渐完善。例如，德国的Lilium公司已经与多家合作伙伴签署了合同，涉及零件供应、运维、客户服务等多个方面。
新能源汽车动力电池与eVTOL电池技术指标对比
电池技术
eVTOL，作为三维交通电动化的应用场景延伸，其核心技术涵盖了电池、电机、飞控和机体。目前，最大的技术瓶颈在于动力电池。与汽车相比，eVTOL垂直起降的特性对电池功率密度的需求远高。关键在于每公斤电池如何存储更多能量，同时提供飞行所需的大功率。此外，考虑到空中交通的特点，eVTOL对电池的安全性、快速充电和在复杂环境下的性能有更高要求。动力电池企业因此面临着巨大的技术挑战。
动力系统
eVTOL的动力系统走在了技术的前沿。采用分布式推进系统，eVTOL通过使用电池替代传统的燃油，简化了其动力系统的机械结构。这种转变不仅提高了效率，还降低了复杂性，从而使维护成本更低。电池的引入和分布式系统确保了更高的冗余度，增强了整体的飞行安全性。T-Motor产品系列在市场上表现出色，从小型无人机到大型飞机，都为客户提供了全面的解决方案。但随着eVTOL的新需求，高压动力套装的需求预计将急剧增加，这也是国内市场未来需要关注的重点。
飞控系统
飞控系统是无人机和eVTOL的心脏。它负责飞行器的感知、控制和决策功能。尽管现有的飞控系统解决方案在其他应用中已经相当成熟，但eVTOL的特殊要求还有待进一步满足。西班牙的Embention公司正致力于满足这一需求，推出了新的经认证的飞控器。考虑到eVTOL未来在城市的大规模运行，其飞控系统的自主性也必须达到更高的标准。
通讯系统
随着技术的进步，无人机通讯正从传统的无线电C2链路转向现代的4G/5G通信方式。5G网络的普及预示着它很可能成为无人机的主要通讯工具。大型科技公司如华为和中兴已经看到了这一潜在的市场，并与合作伙伴进行了初步的尝试。尽管5G网络在空中的应用仍然是一个挑战，但这方面的研究和发展势头正强。
导航系统
导航系统对于任何飞行器来说都是至关重要的。高精度的惯性导航系统往往价格昂贵，但是随着汽车行业的发展，MEMS传感器开始获得更多的关注。eVTOL普遍采用这些MEMS传感器和GNSS，并通过数据融合技术，确保高性能和鲁棒性。市场上已经有一些解决方案供应商在这一领域崭露头角，为eVTOL提供高质量的导航解决方案。
整机结构
eVTOL机体制造已经是一个相对成熟的技术领域。但由于eVTOL的体积和复杂性，传统的无人机生产商可能面临一些挑战。目前，大部分eVTOL机体都由那些有着丰富适航经验的传统机体制造商提供。然而，随着技术和市场的进步，预计将有更多的消费级无人机和汽车制造商涌入这一领域。虽然这为整个行业带来了更多的机会，但如何实现高效、低成本的生产仍然是一个主要的挑战。
现代飞机，特别是eVTOL的电气系统与以往截然不同。许多企业正面临如何有效集成和优化这些系统的挑战。借助新的数字工具和解决方案，企业正在转向数字化，这将极大提高其运营效率。例如，西门子的Xcelerator产品组合正在助力eVTOL制造商实现这一数字化转型，通过数字孪生和数字线程技术实现全过程的集成和优化。
从资本关注到商业量产，还有哪些挑战？
在过去两年，全球eVTOL行业引起了资本圈的密切关注，同时不少公司获得了投资：
比如上海时的科技在成立短短几个月内即完成了数千万美元的融资。
VOLANT上海沃兰特航空技术，尽管仅成立一个月，已获得雷军旗下顺为资本的百万美元投资。
上海峰飞航空科技完成了1亿美元的A轮融资，创下了国内eVTOL行业的单笔融资记录。
国际方面，德国的Lilium与QELL完成合并，登陆纳斯达克；美国的Archer和Joby Aviation均通过上市方式获得资金；而中国的亿航智能已经是美国上市的eVTOL企业先驱。
笔者认为，有几大技术发展助推了这一趋势：
1.电动汽车带动了“三电”技术供应链的成熟，特别是在中国。
2.智能手机的发展使得低成本、小型化的智能控制成为可能。
3.无人机技术的普及也为eVTOL技术团队的培养提供了机会。
为了满足广大消费者的需求，eVTOL的生产成本必须大大降低。而中国在eVTOL领域拥有无可比拟的优势：先进的“三电”技术、航空供应链以及大量的工程师人才。
综合看来，中国的eVTOL子系统将依赖现有的无人机和航空配套产业。放眼全球来看，有很多国外的主机厂，尤其是在科研阶段，已经在考虑使用国内厂家的产品了，甚至有些模块已经开始在国内采购。国内eVTOL的核心子系统布局将主要通过依靠原有无人机和航空配套产业充当核心作用，基于原有的产业基础，其基本具备在未来支撑吨级eVTOL科研阶段的产品开发配套要求，并且有足够的潜力能够往适航方向发展，并且最终实现规模量产。让我们期待这一天的早日到来。
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