低空经济：再谈eVTOL场景及中美对比

点击：  作者：张仲麟    来源：科工力量微信号   发布时间:2024-04-13 11:03:49

 

 

4月7日，亿航智能公司的EH216S无人驾驶载人航空器得到了中国民航局颁发的生产许可证，成为全球首个得到了生产许可证的eVTOL（电动垂直起降）航空器。而早在2023年的10月13日和12月21日，EH216S就已经获得了民航局颁发的型号合格证（TC）与适航许可证（AC），这代表着亿航EH216S成为了全球首个三证齐全且可以投入运行的eVTOL无人驾驶载人飞行器。

 

而就在亿航EH216S获得生产许可证之前，3月29日民航局举行新闻发布会介绍推进低空经济发展所做的工作与下一步考虑，将加快推进空域分类管理的落地，协调无人驾驶航空等低空经济业态的发展。eVTOL航空器的取证成功与民航局进一步推进低空经济的方针，代表着无人航空器在低空应用新篇章的开始。

 

01. 什么是eVTOL？

 

在新能源汽车如火如荼的当下，很多人自然而然会提问：什么时候能看到新能源飞机？尤其是电动飞机？

 

其实对新能源飞机的研究早就开始了，但是对传统的固定翼飞机来说，纯电动飞机需要面对以下几个问题：电池能量密度太低、航程短、电池带来的死重过大，而且不像化石燃料飞机可以在飞行中消耗燃料重量以降低着陆重量。

 

也因此，虽然主要飞机制造商都对电动固定翼飞机有探索性研究，但由于上述原因并没有实际产品落地，而对新能源固定翼飞机的主要研发方向放在混合动力电动飞机上。

 

 

空客的ZEROe新能源飞机就是基于燃料电池技术

 

但对基于多旋翼技术的eVTOL航空器来说，困扰固定翼飞机的电池、重量、航程问题却是可以接受的，因为eVTOL航空器并不需要如固定翼飞机那样执行上千公里的飞行，而是以短距飞行为主，使用场景也多为城市低空飞行，可以充分的扬长避短。而刚刚获得三证的EH216S，就是这样一个基于城市低空飞行的eVTOL。

 

如果看EH216S的参数会发现其并不大：机身高1.93米、宽5.73米、最大起飞重量620KG、最大载荷220KG、最大航程30KM。其使用16个电机和16对桨叶为动力，属于多轴航空器。

 

如果单从外形来看的话，会发现它和现在广泛使用的多轴无人机很相似，只不过体积更大，而且所装载的载荷为乘员舱与里面的乘客，而其最大30公里的航程与最多两人的载员，决定了其使用的场景会比较局限。

 

 

EH216-S无人驾驶载人飞行器

 

多轴eVTOL飞行器和多轴大型无人机在架构上是很相似的，只不过运载的载荷是乘客，而且有着更高的安全性要求

 

但EH216S这种eVTOL却又有着独特优势，那就是其具备的垂直即将能力对起降场地要求较小，这使其在寸土寸金的城市环境中能够利用楼顶机坪、公园等场所作为起降场，而专门建设一个起降场所占用的面积也并不大。也因此，在EH216S获得民航局适航许可证之后，在深圳市宝安区启动了空中交通运营示范中心，来探索eVTOL在低空经济中的运营模式。

 

受限于EH216S的性能参数，目前其在城市之中使用的领域并不大，还是属于探索性质。虽然其最大航程为30公里，但是民航局对其的限制要求是降落时剩余电量不低于25%，也因此其实际最大航程为22公里，而考虑到留有一定的冗余以及可能的情况，实际运营中最远飞行距离可能在20公里以内。

 

eVTOL航空器虽然被称为“空中出租车”，但与地面道路上的出租车有着根本性的不同。最根本的一点就是出租车的上车和下车地点，在地面道路上基本可以视为是自由的，随叫随停随处可下车。但是eVTOL这种空中出租车又不可能在无保护的场所进行起降，只能在专用起降场进行起降，这就带来极大的限制了。eVTOL最理想的使用场景是地面交通堵塞时从空中直达目的地，但其需要专用起降场起降，使其上下客地点注定了并不会很多。

 

目前不少高楼楼顶有直升机机坪可以供直升机起降，在技术上也是可以供eVTOL起降的。但如果以高楼楼顶为上下客地点，除非目的地正好是该栋高楼，不然便利性很显然是不足的。

 

公园之类的空旷场所是天然适合eVTOL起降的，但设置专用起降场显然会占用公园场地资源，而且往往并不是最终目的地依然需要通过地面到达。也因此，现阶段对于eVTOL应用最适合的还是在专用起降场作为城市空中游览项目。

 

 

亿航EH216-S在深圳宝安区欢乐港湾上空进行演示飞行

 

02. 中美之间的evtol竞赛

 

无独有偶，eVTOL飞行器这个概念在西方也是流行了有十年之久，而且是航空业之中一个颇为热门的题材。在中国颁发首个eVTOL飞行器适航证之际，美国joby航空的S4 eVTOL飞行器也在申请FAA适航许可的过程之中，在五个阶段中进入了第三阶段，而FAA在2024年3月才刚刚确定了joby航空的eVTOL最终适航标准，距离获得适航许可还有一定的距离。也因此全球首个获得适航许可、型号合格、生产许可的eVTOL飞行器桂冠被中国获得。

 

需要说明的是，美国目前在适航审定流程中的joby航空S4 eVTOL飞行器，使用的构型与亿航EH216-S有很大的区别，是个倾转旋翼的eVTOL，更接近传统固定翼飞行器。由于其升力一部分是通过机翼产生，使其能量利用效率较高。而且载员数量为4+1人（含一名飞行员），航程160公里，最大起飞重量2.4吨，最大速度可以达到每小时322公里。

 

更大的航程与更大的载员数量，使得joby航空的eVTOL有着更大的应用场景，可以满足从机场起飞直达市中心CBD区高楼楼顶停机坪这一高端商务应用场景，有效代替了直升机的功能。

 

 

美国joby航空的S4倾转旋翼evtol

 

虽然看似美国joby的S4 evtol有着更优越的性能，但两者最根本的区别是，joby航空的S4 eVTOL是有人驾驶，而亿航EH216-S是无人驾驶。这代表着后者可以更有效的利用有限的载荷并且节约掉操控系统，而无人驾驶的应用也代表着可以降低使用成本。

 

纵使无人驾驶还需要远程地面站进行监控和必要时接管，但地面站的监控而非全时遥控决定了可以同时负责多个无人evtol的飞行，综合效费比更高。而且随着无人驾驶飞行的日渐成熟，地面控制站需要介入的次数也越少，最终达到完全自主无人飞行。

 

而且国内同样有着倾转旋翼eVTOL产品，上海时的科技的E20倾转旋翼eVTOL就是与joby S4性能相似的eVTOL，也同样是4+1载员，且于2023年完成首飞并向中国民航局递交适航申请。虽然上海时的的倾转旋翼eVTOL目前也是需要有人驾驶，但与joby不同的是其具备无人驾驶能力，并且首飞就是以无人驾驶状态完成的。

 

 

上海时的科技的E20 倾转旋翼eVTOL飞行器，目前已申请适航审定

 

换而言之，我们投入使用的美国目前没有，美国有的我们也有而且更有潜力。而且对eVTOL这一新事物来说，探索其使用与运行模式是最重要的，而这是取决于谁起步的更早、政策支持力度更大、更早找到合适的商业模式。

 

03. eVTOL的应用前景和产业发展

 

对eVTOL来说，其最大的优势是能跨越地理与交通状况的限制，来达到快速交通的目的。但正如上文所言，如果用于城市交通在面对站点有限等情况时，抵达最终目的地也没那么方便。而且作为在城市上空飞行的eVTOL还得考虑到发生坠毁事故后所产生的风险，一旦发生事故必然是坠毁在人员密集的城市之中，而且桨叶也会带来较大的地面人员伤亡。也因此从现阶段来说，eVTOL的城市交通场景更适合的还是在绕湾区或者宽大水域形成的城市或都市圈，且没有桥梁连接两岸的场景进行应用。

 

以准备投入试点运营的上海峰飞航空eVTOL为例，其复合翼eVTOL盛世龙在深圳-珠海航线上将开始试运行，将湾区开车需要两个半小时的路程化为空中20分钟，且票价只要300元一人。而且其主要运行路线均在海面上，环境较为简单也不会产生事故引发的地面人员伤害，只要进行跨水运行的相应配置（如救生衣等）就能满足运行需求。可以说即将到来的深圳-珠海跨湾区空中出租车路线，是具有真实应用场景的。

 

 

上海峰飞航空的eVTOL飞行器盛世龙已经在深圳-珠海投入试运行

 

使用evtol从深圳直飞珠海只需要20分钟，而开车需要绕行整个湾区耗时两个半小时

 

而除此之外，城市观光游览也是个比较可行的应用场景，首先起降场都在同一个无需考虑到达最终目的地因素，其次空中观光游览的飞行路线也相对比较固定，可以选择在水面上的路线以规避地面风险。而且如亿航EH216-S之类多轴eVTOL具有极佳的视野，可以提供更好的观光游览体验，空中游览对航程要求不高也有效回避了。

 

然而城市内空中交通、空中游览等在可见的未来里依然是需求较为有限，需求的必要性其实并不高。而跨海湾、跨河交通是切实的存在应用场景且相比其他交通方式（车辆绕湾区行驶、轮渡）等具有独特的便捷优势，但由于目前eVTOL飞行器载客量较少，接近于空中专车，只能作为一种补充。

 

但eVTOL的跨越地理障碍且起降场地较小的优势，在其他地理环境下有着广阔的前景。就如在我国西南地区山区地形，若要从山脚到山顶需要经过“九曲十八弯”的盘山公路，需要几个小时不说危险系数也较大。而如若是需要翻越多个山头，那地图上短短十几公里的距离，开车开上四五个小时也不足为奇。但对eVTOL飞行器来说，那就是“天堑变通途”，十几分钟就到达目的地了。

 

 

让司机望而生却的山脉，却是eVTOL大展身手之处

 

而除此之外海岛也是一个非常适合eVTOL使用的场所。对于群岛来说，岛屿之间想要交通往往只能通过船只快艇来进行。但对群岛来说eVTOL却是个更为快速而又方便的岛屿间交通工具，eVTOL载客量较少的问题在岛屿间较少的客流量面前也压根不是问题，而且由于航线固定也更适合无人驾驶。而且由于eVTOL使用的能源为电力，通过在岛屿上架设的光伏与储能设备，让eVTO所需电力达到一定程度的自给自足。

 

以西沙群岛为例，岛群内岛屿距离在十公里以内，使用多轴eVTOL毫无压力。而岛群之间的距离在六七十公里左右，对EH216-S这样航程只有三十公里的多轴eVTOL来说是力不从心，但是对复合翼、倾转旋翼eVTOL动辄上百公里的航程来说又是绰绰有余。

 

 

eVTOL载人飞行器很适合在西沙群岛这样的岛屿群中使用。

 

但目前对eVTOL飞行器最大的限制，还是来自于基础材料的限制，导致其距离真正意义上的实用还有不少距离，而其中最大的短板就是电池了。

 

与电动车一样，eVTOL也需要一块容量巨大的电池提供电力，目前能量最高的锂电池虽然能满足电动汽车所需，使其达到与燃油汽车相近的航程，但对eVTOL来说却远远不够。而且飞行器的特性决定了其对重量高度敏感，eVTOL的重量有近一半是来自于巨大的动力锂电池。较低的能量密度在无法携带更多电量的同时也让电池重量大增，使其成为最明显的短板，如果能使用更高能量密度的电池，提升电池容量是小事，把电池大幅减重才是最关键的。

 

如果我们看eVTOL的关键技术，会发现不外乎最关键的是这三个：电池、电控、电机，决定了eVTOL能不能飞起来。看到这三个熟悉不？我想关心新能源汽车的人已经发现了，这不就是汽车的三电系统么？没错，eVTOL的关键技术与新能源电动汽车的关键技术是高度相似的，以至于有些电动车厂商入局制造eVTOL飞行器了。

 

 

以电动车知名的小鹏计划推出eVTOL飞行器与配套的运载车

 

而得益于近两年国内电动车产业的突飞猛进，锂电池技术也是日新月异，眼看着在2025年就能开始大量应用半固态/全固态电池了。对通常售价只有二三十万的电动车而言，半固态/全固态电池的高昂成本是难以承受的。但是对于价格往往几百万的eVTOL飞行器而言，半/全固态电池所增加的成本是完全可以接受的，因为带来的收益（载荷、航程）远大于额外成本。

 

而我国在电动车领域目前的绝对优势，也决定了我国eVTOL产业的发展将比美国迅猛很多，因为很多研发成本都被电动车行业给分摊了。而电动车产业链的企业也积极进军eVTOL领域以占据一席之地。以宁德时代为例，在2023年9月就称其正在进行民用电动载人飞机（也即eVTOL）项目的合作开发，准备将其最新的能量密度更高的凝聚态电池应用在eVTOL上。

 

而电动车产业对eVTOL的帮助也不仅仅局限于三电，同样都是800V直流电充电，只要接口一致那么能充电动车就能充eVTOL对吧？你看这下连充电这个基础设施都配套好了。而这就是产业链所带来的优势，也是美国所不具备的优势。

 

作者：张仲麟；来源：科工力量微信号