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低空經濟：再談eVTOL場景及中美對比

點擊：  作者：張仲麟    來源：科工力量微信號   發布時間:2024-04-13 11:03:49

 

 

4月7日，億航智能公司的EH216S無人駕駛載人航空器得到了中國民航局頒發的生產許可證，成為全球首個得到了生產許可證的eVTOL（電動垂直起降）航空器。而早在2023年的10月13日和12月21日，EH216S就已經獲得了民航局頒發的型號合格證（TC）與適航許可證（AC），這代表著億航EH216S成為了全球首個三證齊全且可以投入運行的eVTOL無人駕駛載人飛行器。

 

而就在億航EH216S獲得生產許可證之前，3月29日民航局舉行新聞發布會介紹推進低空經濟發展所做的工作與下一步考慮，將加快推進空域分類管理的落地，協調無人駕駛航空等低空經濟業態的發展。eVTOL航空器的取證成功與民航局進一步推進低空經濟的方針，代表著無人航空器在低空應用新篇章的開始。

 

01. 什么是eVTOL？

 

在新能源汽車如火如荼的當下，很多人自然而然會提問：什么時候能看到新能源飛機？尤其是電動飛機？

 

其實對新能源飛機的研究早就開始了，但是對傳統的固定翼飛機來說，純電動飛機需要面對以下幾個問題：電池能量密度太低、航程短、電池帶來的死重過大，而且不像化石燃料飛機可以在飛行中消耗燃料重量以降低著陸重量。

 

也因此，雖然主要飛機制造商都對電動固定翼飛機有探索性研究，但由于上述原因并沒有實際產品落地，而對新能源固定翼飛機的主要研發方向放在混合動力電動飛機上。

 

 

空客的ZEROe新能源飛機就是基于燃料電池技術

 

但對基于多旋翼技術的eVTOL航空器來說，困擾固定翼飛機的電池、重量、航程問題卻是可以接受的，因為eVTOL航空器并不需要如固定翼飛機那樣執行上千公里的飛行，而是以短距飛行為主，使用場景也多為城市低空飛行，可以充分的揚長避短。而剛剛獲得三證的EH216S，就是這樣一個基于城市低空飛行的eVTOL。

 

如果看EH216S的參數會發現其并不大：機身高1.93米、寬5.73米、最大起飛重量620KG、最大載荷220KG、最大航程30KM。其使用16個電機和16對槳葉為動力，屬于多軸航空器。

 

如果單從外形來看的話，會發現它和現在廣泛使用的多軸無人機很相似，只不過體積更大，而且所裝載的載荷為乘員艙與里面的乘客，而其最大30公里的航程與最多兩人的載員，決定了其使用的場景會比較局限。

 

 

EH216-S無人駕駛載人飛行器

 

多軸eVTOL飛行器和多軸大型無人機在架構上是很相似的，只不過運載的載荷是乘客，而且有著更高的安全性要求

 

但EH216S這種eVTOL卻又有著獨特優勢，那就是其具備的垂直即將能力對起降場地要求較小，這使其在寸土寸金的城市環境中能夠利用樓頂機坪、公園等場所作為起降場，而專門建設一個起降場所占用的面積也并不大。也因此，在EH216S獲得民航局適航許可證之后，在深圳市寶安區啟動了空中交通運營示范中心，來探索eVTOL在低空經濟中的運營模式。

 

受限于EH216S的性能參數，目前其在城市之中使用的領域并不大，還是屬于探索性質。雖然其最大航程為30公里，但是民航局對其的限制要求是降落時剩余電量不低于25%，也因此其實際最大航程為22公里，而考慮到留有一定的冗余以及可能的情況，實際運營中最遠飛行距離可能在20公里以內。

 

eVTOL航空器雖然被稱為“空中出租車”，但與地面道路上的出租車有著根本性的不同。最根本的一點就是出租車的上車和下車地點，在地面道路上基本可以視為是自由的，隨叫隨停隨處可下車。但是eVTOL這種空中出租車又不可能在無保護的場所進行起降，只能在專用起降場進行起降，這就帶來極大的限制了。eVTOL最理想的使用場景是地面交通堵塞時從空中直達目的地，但其需要專用起降場起降，使其上下客地點注定了并不會很多。

 

目前不少高樓樓頂有直升機機坪可以供直升機起降，在技術上也是可以供eVTOL起降的。但如果以高樓樓頂為上下客地點，除非目的地正好是該棟高樓，不然便利性很顯然是不足的。

 

公園之類的空曠場所是天然適合eVTOL起降的，但設置專用起降場顯然會占用公園場地資源，而且往往并不是最終目的地依然需要通過地面到達。也因此，現階段對于eVTOL應用最適合的還是在專用起降場作為城市空中游覽項目。

 

 

億航EH216-S在深圳寶安區歡樂港灣上空進行演示飛行

 

02. 中美之間的evtol競賽

 

無獨有偶，eVTOL飛行器這個概念在西方也是流行了有十年之久，而且是航空業之中一個頗為熱門的題材。在中國頒發首個eVTOL飛行器適航證之際，美國joby航空的S4 eVTOL飛行器也在申請FAA適航許可的過程之中，在五個階段中進入了第三階段，而FAA在2024年3月才剛剛確定了joby航空的eVTOL最終適航標準，距離獲得適航許可還有一定的距離。也因此全球首個獲得適航許可、型號合格、生產許可的eVTOL飛行器桂冠被中國獲得。

 

需要說明的是，美國目前在適航審定流程中的joby航空S4 eVTOL飛行器，使用的構型與億航EH216-S有很大的區別，是個傾轉旋翼的eVTOL，更接近傳統固定翼飛行器。由于其升力一部分是通過機翼產生，使其能量利用效率較高。而且載員數量為4+1人（含一名飛行員），航程160公里，最大起飛重量2.4噸，最大速度可以達到每小時322公里。

 

更大的航程與更大的載員數量，使得joby航空的eVTOL有著更大的應用場景，可以滿足從機場起飛直達市中心CBD區高樓樓頂停機坪這一高端商務應用場景，有效代替了直升機的功能。

 

 

美國joby航空的S4傾轉旋翼evtol

 

雖然看似美國joby的S4 evtol有著更優越的性能，但兩者最根本的區別是，joby航空的S4 eVTOL是有人駕駛，而億航EH216-S是無人駕駛。這代表著后者可以更有效的利用有限的載荷并且節約掉操控系統，而無人駕駛的應用也代表著可以降低使用成本。

 

縱使無人駕駛還需要遠程地面站進行監控和必要時接管，但地面站的監控而非全時遙控決定了可以同時負責多個無人evtol的飛行，綜合效費比更高。而且隨著無人駕駛飛行的日漸成熟，地面控制站需要介入的次數也越少，最終達到完全自主無人飛行。

 

而且國內同樣有著傾轉旋翼eVTOL產品，上海時的科技的E20傾轉旋翼eVTOL就是與joby S4性能相似的eVTOL，也同樣是4+1載員，且于2023年完成首飛并向中國民航局遞交適航申請。雖然上海時的的傾轉旋翼eVTOL目前也是需要有人駕駛，但與joby不同的是其具備無人駕駛能力，并且首飛就是以無人駕駛狀態完成的。

 

 

上海時的科技的E20 傾轉旋翼eVTOL飛行器，目前已申請適航審定

 

換而言之，我們投入使用的美國目前沒有，美國有的我們也有而且更有潛力。而且對eVTOL這一新事物來說，探索其使用與運行模式是最重要的，而這是取決于誰起步的更早、政策支持力度更大、更早找到合適的商業模式。

 

03. eVTOL的應用前景和產業發展

 

對eVTOL來說，其最大的優勢是能跨越地理與交通狀況的限制，來達到快速交通的目的。但正如上文所言，如果用于城市交通在面對站點有限等情況時，抵達最終目的地也沒那么方便。而且作為在城市上空飛行的eVTOL還得考慮到發生墜毀事故后所產生的風險，一旦發生事故必然是墜毀在人員密集的城市之中，而且槳葉也會帶來較大的地面人員傷亡。也因此從現階段來說，eVTOL的城市交通場景更適合的還是在繞灣區或者寬大水域形成的城市或都市圈，且沒有橋梁連接兩岸的場景進行應用。

 

以準備投入試點運營的上海峰飛航空eVTOL為例，其復合翼eVTOL盛世龍在深圳-珠海航線上將開始試運行，將灣區開車需要兩個半小時的路程化為空中20分鐘，且票價只要300元一人。而且其主要運行路線均在海面上，環境較為簡單也不會產生事故引發的地面人員傷害，只要進行跨水運行的相應配置（如救生衣等）就能滿足運行需求。可以說即將到來的深圳-珠海跨灣區空中出租車路線，是具有真實應用場景的。

 

 

上海峰飛航空的eVTOL飛行器盛世龍已經在深圳-珠海投入試運行

 

使用evtol從深圳直飛珠海只需要20分鐘，而開車需要繞行整個灣區耗時兩個半小時

 

而除此之外，城市觀光游覽也是個比較可行的應用場景，首先起降場都在同一個無需考慮到達最終目的地因素，其次空中觀光游覽的飛行路線也相對比較固定，可以選擇在水面上的路線以規避地面風險。而且如億航EH216-S之類多軸eVTOL具有極佳的視野，可以提供更好的觀光游覽體驗，空中游覽對航程要求不高也有效回避了。

 

然而城市內空中交通、空中游覽等在可見的未來里依然是需求較為有限，需求的必要性其實并不高。而跨海灣、跨河交通是切實的存在應用場景且相比其他交通方式（車輛繞灣區行駛、輪渡）等具有獨特的便捷優勢，但由于目前eVTOL飛行器載客量較少，接近于空中專車，只能作為一種補充。

 

但eVTOL的跨越地理障礙且起降場地較小的優勢，在其他地理環境下有著廣闊的前景。就如在我國西南地區山區地形，若要從山腳到山頂需要經過“九曲十八彎”的盤山公路，需要幾個小時不說危險系數也較大。而如若是需要翻越多個山頭，那地圖上短短十幾公里的距離，開車開上四五個小時也不足為奇。但對eVTOL飛行器來說，那就是“天塹變通途”，十幾分鐘就到達目的地了。

 

 

讓司機望而生卻的山脈，卻是eVTOL大展身手之處

 

而除此之外海島也是一個非常適合eVTOL使用的場所。對于群島來說，島嶼之間想要交通往往只能通過船只快艇來進行。但對群島來說eVTOL卻是個更為快速而又方便的島嶼間交通工具，eVTOL載客量較少的問題在島嶼間較少的客流量面前也壓根不是問題，而且由于航線固定也更適合無人駕駛。而且由于eVTOL使用的能源為電力，通過在島嶼上架設的光伏與儲能設備，讓eVTO所需電力達到一定程度的自給自足。

 

以西沙群島為例，島群內島嶼距離在十公里以內，使用多軸eVTOL毫無壓力。而島群之間的距離在六七十公里左右，對EH216-S這樣航程只有三十公里的多軸eVTOL來說是力不從心，但是對復合翼、傾轉旋翼eVTOL動輒上百公里的航程來說又是綽綽有余。

 

 

eVTOL載人飛行器很適合在西沙群島這樣的島嶼群中使用。

 

但目前對eVTOL飛行器最大的限制，還是來自于基礎材料的限制，導致其距離真正意義上的實用還有不少距離，而其中最大的短板就是電池了。

 

與電動車一樣，eVTOL也需要一塊容量巨大的電池提供電力，目前能量最高的鋰電池雖然能滿足電動汽車所需，使其達到與燃油汽車相近的航程，但對eVTOL來說卻遠遠不夠。而且飛行器的特性決定了其對重量高度敏感，eVTOL的重量有近一半是來自于巨大的動力鋰電池。較低的能量密度在無法攜帶更多電量的同時也讓電池重量大增，使其成為最明顯的短板，如果能使用更高能量密度的電池，提升電池容量是小事，把電池大幅減重才是最關鍵的。

 

如果我們看eVTOL的關鍵技術，會發現不外乎最關鍵的是這三個：電池、電控、電機，決定了eVTOL能不能飛起來。看到這三個熟悉不？我想關心新能源汽車的人已經發現了，這不就是汽車的三電系統么？沒錯，eVTOL的關鍵技術與新能源電動汽車的關鍵技術是高度相似的，以至于有些電動車廠商入局制造eVTOL飛行器了。

 

 

以電動車知名的小鵬計劃推出eVTOL飛行器與配套的運載車

 

而得益于近兩年國內電動車產業的突飛猛進，鋰電池技術也是日新月異，眼看著在2025年就能開始大量應用半固態/全固態電池了。對通常售價只有二三十萬的電動車而言，半固態/全固態電池的高昂成本是難以承受的。但是對于價格往往幾百萬的eVTOL飛行器而言，半/全固態電池所增加的成本是完全可以接受的，因為帶來的收益（載荷、航程）遠大于額外成本。

 

而我國在電動車領域目前的絕對優勢，也決定了我國eVTOL產業的發展將比美國迅猛很多，因為很多研發成本都被電動車行業給分攤了。而電動車產業鏈的企業也積極進軍eVTOL領域以占據一席之地。以寧德時代為例，在2023年9月就稱其正在進行民用電動載人飛機（也即eVTOL）項目的合作開發，準備將其最新的能量密度更高的凝聚態電池應用在eVTOL上。

 

而電動車產業對eVTOL的幫助也不僅僅局限于三電，同樣都是800V直流電充電，只要接口一致那么能充電動車就能充eVTOL對吧？你看這下連充電這個基礎設施都配套好了。而這就是產業鏈所帶來的優勢，也是美國所不具備的優勢。

 

作者：張仲麟；來源：科工力量微信號