張仲麟：比美國快一步的無人駕駛載人航空器，前景有多大？

作者 :中華軍事 2024-04-15 08:27:47 圍觀 : 次評論

【文/東方軍事專欄作者張仲麟】

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(fā)的生產(chǎn)許可證，成為全球首個得到了生產(chǎn)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(jīng)獲得了民航局頒發(fā)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(yùn)行的eVTOL無人駕駛載人飛行器。

而就在億航EH216S獲得生產(chǎn)許可證之前，3月29日民航局舉行新聞發(fā)布會介紹推進(jìn)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展所做的工作與下一步考慮，將加快推進(jìn)空域分類管理的落地，協(xié)調(diào)無人駕駛航空等低空經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)的發(fā)展。eVTOL航空器的取證成功與民航局進(jìn)一步推進(jìn)低空經(jīng)濟(jì)的方針，代表著無人航空器在低空應(yīng)用新篇章的開始。

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1. 什么是eVTOL？

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

其實(shí)對新能源飛機(jī)的研究早就開始了，但是對傳統(tǒng)的固定翼飛機(jī)來說，純電動飛機(jī)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(jī)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(jī)制造商都對電動固定翼飛機(jī)有探索性研究，但由于上述原因并沒有實(shí)際產(chǎn)品落地，而對新能源固定翼飛機(jī)的主要研發(fā)方向放在混合動力電動飛機(jī)上。

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空客的ZEROe新能源飛機(jī)就是基于燃料電池技術(shù)

但對基于多旋翼技術(shù)的eVTOL航空器來說，困擾固定翼飛機(jī)的電池、重量、航程問題卻是可以接受的，因?yàn)閑VTOL航空器并不需要如固定翼飛機(jī)那樣執(zhí)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(yáng)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(shù)會發(fā)現(xiàn)其并不大：機(jī)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(jī)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(fā)現(xiàn)它和現(xiàn)在廣泛使用的多軸無人機(jī)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。

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EH216-S無人駕駛載人飛行器

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多軸eVTOL飛行器和多軸大型無人機(jī)在架構(gòu)上是很相似的，只不過運(yùn)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(dú)特優(yōu)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(huán)境中能夠利用樓頂機(jī)坪、公園等場所作為起降場，而專門建設(shè)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(qū)啟動了空中交通運(yùn)營示范中心，來探索eVTOL在低空經(jīng)濟(jì)中的運(yùn)營模式。

受限于EH216S的性能參數(shù)，目前其在城市之中使用的領(lǐng)域并不大，還是屬于探索性質(zhì)。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(shí)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(shí)際運(yùn)營中最遠(yuǎn)飛行距離可能在20公里以內(nèi)。

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(diǎn)就是出租車的上車和下車地點(diǎn)，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(hù)的場所進(jìn)行起降，只能在專用起降場進(jìn)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(dá)目的地，但其需要專用起降場起降，使其上下客地點(diǎn)注定了并不會很多。

目前不少高樓樓頂有直升機(jī)機(jī)坪可以供直升機(jī)起降，在技術(shù)上也是可以供eVTOL起降的。但如果以高樓樓頂為上下客地點(diǎn)，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(shè)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(dá)。也因此，現(xiàn)階段對于eVTOL應(yīng)用最適合的還是在專用起降場作為城市空中游覽項(xiàng)目。

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億航EH216-S在深圳寶安區(qū)歡樂港灣上空進(jìn)行演示飛行

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2. 中美之間的evtol競賽

無獨(dú)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(yè)之中一個頗為熱門的題材。在中國頒發(fā)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F(tuán)AA適航許可的過程之中，在五個階段中進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，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(chǎn)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(gòu)型與億航EH216-S有很大的區(qū)別，是個傾轉(zhuǎn)旋翼的eVTOL，更接近傳統(tǒng)固定翼飛行器。由于其升力一部分是通過機(jī)翼產(chǎn)生，使其能量利用效率較高。而且載員數(shù)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(dá)到每小時322公里。

更大的航程與更大的載員數(shù)量，使得joby航空的eVTOL有著更大的應(yīng)用場景，可以滿足從機(jī)場起飛直達(dá)市中心CBD區(qū)高樓樓頂停機(jī)坪這一高端商務(wù)應(yīng)用場景，有效代替了直升機(jī)的功能。

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美國joby航空的S4傾轉(zhuǎn)旋翼evtol

雖然看似美國joby的S4 evtol有著更優(yōu)越的性能，但兩者最根本的區(qū)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(jié)約掉操控系統(tǒng)，而無人駕駛的應(yīng)用也代表著可以降低使用成本。

縱使無人駕駛還需要遠(yuǎn)程地面站進(jìn)行監(jiān)控和必要時接管，但地面站的監(jiān)控而非全時遙控決定了可以同時負(fù)責(zé)多個無人evtol的飛行，綜合效費(fèi)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(shù)也越少，最終達(dá)到完全自主無人飛行。

而且國內(nèi)同樣有著傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL產(chǎn)品，上海時的科技的E20傾轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(tài)完成的。

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上海時的科技的E20 傾轉(zhuǎn)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(yùn)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(yè)模式。

3. eVTOL的應(yīng)用前景和產(chǎn)業(yè)發(fā)展

對eVTOL來說，其最大的優(yōu)勢是能跨越地理與交通狀況的限制，來達(dá)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(diǎn)有限等情況時，抵達(dá)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(fā)生墜毀事故后所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)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(xiàn)階段來說，eVTOL的城市交通場景更適合的還是在繞灣區(qū)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(jìn)行應(yīng)用。

以準(zhǔn)備投入試點(diǎn)運(yùn)營的上海峰飛航空eVTOL為例，其復(fù)合翼eVTOL盛世龍?jiān)谏钲?珠海航線上將開始試運(yùn)行，將灣區(qū)開車需要兩個半小時的路程化為空中20分鐘，且票價(jià)只要300元一人。而且其主要運(yùn)行路線均在海面上，環(huán)境較為簡單也不會產(chǎn)生事故引發(fā)的地面人員傷害，只要進(jìn)行跨水運(yùn)行的相應(yīng)配置（如救生衣等）就能滿足運(yùn)行需求。可以說即將到來的深圳-珠海跨灣區(qū)空中出租車路線，是具有真實(shí)應(yīng)用場景的。

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上海峰飛航空的eVTOL飛行器盛世龍已經(jīng)在深圳-珠海投入試運(yùn)行

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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(qū)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(yīng)用場景，首先起降場都在同一個無需考慮到達(dá)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(guī)避地面風(fēng)險(xiǎn)。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(yàn)，空中游覽對航程要求不高也有效回避了。

然而城市內(nèi)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(shí)并不高。而跨海灣、跨河交通是切實(shí)的存在應(yīng)用場景且相比其他交通方式（車輛繞灣區(qū)行駛、輪渡）等具有獨(dú)特的便捷優(yōu)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(bǔ)充。

但eVTOL的跨越地理障礙且起降場地較小的優(yōu)勢，在其他地理環(huán)境下有著廣闊的前景。就如在我國西南地區(qū)山區(qū)地形，若要從山腳到山頂需要經(jīng)過“九曲十八彎”的盤山公路，需要幾個小時不說危險(xiǎn)系數(shù)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(dá)目的地了。

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讓司機(jī)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(jìn)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(shè)的光伏與儲能設(shè)備，讓eVTO所需電力達(dá)到一定程度的自給自足。

以西沙群島為例，島群內(nèi)島嶼距離在十公里以內(nèi)，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(fù)合翼、傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL動輒上百公里的航程來說又是綽綽有余。

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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(chǔ)材料的限制，導(dǎo)致其距離真正意義上的實(shí)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(dá)到與燃油汽車相近的航程，但對eVTOL來說卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(guān)鍵的。

如果我們看eVTOL的關(guān)鍵技術(shù)，會發(fā)現(xiàn)不外乎最關(guān)鍵的是這三個：電池、電控、電機(jī)，決定了eVTOL能不能飛起來?？吹竭@三個熟悉不？我想關(guān)心新能源汽車的人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，這不就是汽車的三電系統(tǒng)么？沒錯，eVTOL的關(guān)鍵技術(shù)與新能源電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)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。

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以電動車知名的小鵬計(jì)劃推出eVTOL飛行器與配套的運(yùn)載車

而得益于近兩年國內(nèi)電動車產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn)，鋰電池技術(shù)也是日新月異，眼看著在2025年就能開始大量應(yīng)用半固態(tài)/全固態(tài)電池了。對通常售價(jià)只有二三十萬的電動車而言，半固態(tài)/全固態(tài)電池的高昂成本是難以承受的。但是對于價(jià)格往往幾百萬的eVTOL飛行器而言，半/全固態(tài)電池所增加的成本是完全可以接受的，因?yàn)閹淼氖找妫ㄝd荷、航程）遠(yuǎn)大于額外成本。

而我國在電動車領(lǐng)域目前的絕對優(yōu)勢，也決定了我國eVTOL產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將比美國迅猛很多，因?yàn)楹芏嘌邪l(fā)成本都被電動車行業(yè)給分?jǐn)偭?。而電動車產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)也積極進(jìn)軍eVTOL領(lǐng)域以占據(jù)一席之地。以寧德時代為例，在2023年9月就稱其正在進(jìn)行民用電動載人飛機(jī)（也即eVTOL）項(xiàng)目的合作開發(fā)，準(zhǔn)備將其最新的能量密度更高的凝聚態(tài)電池應(yīng)用在eVTOL上。

而電動車產(chǎn)業(yè)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(chǔ)設(shè)施都配套好了。而這就是產(chǎn)業(yè)鏈所帶來的優(yōu)勢，也是美國所不具備的優(yōu)勢。

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