动垂直起降飞行器(electricVerticalTake-offandLanding,eVTOL)是一种电动化且不需要跑道就能垂直起降的飞机。eVTOL通过大功率电机取代传统燃油发动机,提供垂直起降的功能,在安全性、智能性、经济性和环保性上更为优越,能够实现城市低空快速流动和灵活作业,是更符合未来城市综合立体交通系统的飞行器形态。
根据全球现有的开发情况,可将eVTOL分为五类构型:多旋翼型、倾转构型、复合翼型、倾转涵道风扇+完全失量控制型、隐藏式推进系统+无翼设计型。就目前而言,各国近期推出的eVTOL 项目倾转构型机型最多,多旋翼构型最少,复合翼成为大部分行业龙头公司的研发选择。
发展历程与现状
中国eVTOL产业的发展可追溯至2016年,亿航智能在美国CES发布全球首款无人驾驶载人 eVTOL航空器“亿航184”,成为中国eVTOL领域发展的重要开端。此后,国内众多企业看到这领域的巨大潜力,纷纷通过深化合作或独立研发,共同推动eVTOL项目研发及应用,2017年 前后成为企业成立的高峰期。受政策驱动以及eVTOL商业化进程提速的影响,2023年中国 eVTOL产业规模达到9.8亿元,同比增长78.2%。
目前,中国在eVTOL领域始终处于国际前沿地位。亿航智能、峰飞航空已有产品通过型号合格审定(TC),沃飞长空、沃兰特、时的科技、御风未来、小鹏汇天、航天时代飞鹏等主机厂的 eVTOL产品也已经提交TC取证申请。
在技术研发上,我国在无人机研发设计、装备制造、新一 代通信技术等领域占据全球领先地位,在电池、航空材料和飞行控制系统等eVTOL关键零部 件细分领域,也具备全球领先的技术水平,且整条低空产业链基本能够实现完全国产化。
技术瓶颈
电池是动力系统的核心部件,其指标直接决定了eVTOL的安全性和飞行性能。eVTOL独特的 池相比车载动力电池和储能电池对性能和安全性上有着更加严苛的要求,需要全面提升电池 较高的锂电池主要为液态锂离子电池,其在电池包层面的能量密度上限为250-300Wh/kg,可 以满足载人数量较少、续航里程较短的eVTOL的使用需求,但仍难以达到eVTOL对于电池包 能量密度400-500Wh/kg的理想要求。
为了打破锂电池理论能量密度上限、满足eVTOL能量密 度要求,当前市场主要从电池材料创新来提升能量密度的上限。 当前eVTOL电池研发方向的重心是固态电池与氢燃料电池。现有eVTOL电池仍以液态和半固 态方案为主。液态、半固态和固态电池都是以高能量密度的锂金属作为负极,只是电解液由电 解液向固液混合以及固态电解质进化。
当前,宁德时代、孚能科技、亿纬锂能、国轩高科等头部电池企业均对固态电池进行相关布局,部分已经具备车规级产品7的量产能力。而氢燃料电池 则是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置,由阴极(氧气)、阳极(氢气)和电解质膜组成,其基本原理是电解水的逆反应。对比锂电池,氢燃料电池能量密度高、充能速度快、 低温性能好,应用潜力大,短期内,氢燃料电池在功率密度上存在不足,同时氢气储存安全性 方面仍存在一定技术难点。 字化管理系统,eVTOL在复杂城市环境中面临实时避障、航线动态规划、空中交通协同等技未 障大规模商业化运营的安全效率。
适航审定
eVTOL的发展同样受到适航取证的进程的影响,目前eVTOL厂商大部分都处于适航认证阶 段,一旦完成认证将大大加速商业化优化布局。航空器在商业化运营前通常需要获得民航局 颁发的三张关键证书,以确保其安全性、合规性以及适航性。这三张证书分别为:型号合格证 (TC)、生产许可证(PC)以及适航证(AC)。
适航审定周期通常以年为单位,耗时较长,例如全球首个集齐适航三证的eVTOL产品 EH216-S,其整体审定过程历时3年4个月,仅型号合格证(TC)的审定就接近3年。这一现状源 于eVTOL采用大量创新设计,缺乏成熟的工程经验与案例参考,且全球范围内尚未形成针对 其垂直起降、多模态飞行等特性的系统性适航审定规范,多依赖“一事一议”的专项审定模式 再加上现有适航标准以传统航空器为框架、与eVTOL适配性不足,进一步增加了审定工作的 不确定性与复杂度。
完成型号设计后,厂商申请生产许可证(PC)时需建立符合适航要求的生产质量系统,涵盖完 善的生产流程控制与质量检测体系,这对行业内企业普遍构成挑战,即便是具备较强实力的 沃飞长空,其AE200也于2025年5月8日才获民航西南地区管理局受理生产许可证(PC)申请, 可见该环节推进难度。
作为最后环节的适航证(AC)申请与前序流程紧密关联,根据《民用航空产品和零部件合格审 定规定》(CCAR-21R3),申请适航证(AC)的民用航空器需先完成中华人民共和国国籍登记, 并已取得型号合格证(TC)或型号认可证,因此若型号合格证(TC)获取受阻或生产环节存在 问题,将直接影响适航证(AC)的申请进度。
当前eVTOL适航取证在法规完善下审批有望提速。中国民航局近年来针对eVTOL的特殊性, 持续推动法规体系从“适配传统航空器标准”向“专项化定制”升级。2023年,民航局发布《民 明确eVTOL作为特殊无人驾驶航空器的适航管理框架,为不同构型产品的审定提供统一基 础。
同时,针对eVTOL创新设计带来的审定难点,民航局通过“专用条件”机制细化要求,如在复合翼、多旋翼等主流构型的型号合格审定中,提前联合企业、科研机构制定适配其飞行特性 的专项条款,减少审定过程中的标准争议。
这种法规完善路径,使得后续企业在提交型号合格证(TC)、生产许可证(PC)申请时,无需反 复与审定部门就基础标准进行沟通,流程衔接更顺畅,间接缩短了审批周期,为适航取证提速 奠定了制度基础。