圖：電動垂直起降飛行器（eVTOL）能夠在有限的空間內(nèi)完成起降操作，提高了航空運輸?shù)撵`活性和可達性。

　　作為極具創(chuàng)新性和顛覆性的航空交通工具，電動垂直起降飛行器（eVTOL）在技術和市場方面都展現(xiàn)出巨大的潛力。隨著產(chǎn)品性能與安全性將不斷提高，eVTOL或?qū)⒅饾u滿足商業(yè)化運營的要求。

　　eVTOL是一種依靠電力驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起飛、降落及水平飛行的新型飛行器。與傳統(tǒng)飛行器相比，它具有諸多獨特的特點：

　　1）垂直起降能力：eVTOL擺脫了對長跑道的依賴，能夠在有限的空間內(nèi)完成起降操作，極大地提高了航空運輸?shù)撵`活性和可達性。

　　2）電力驅(qū)動：采用電力作為動力源，與傳統(tǒng)的燃油動力相比，eVTOL在運行過程中不會產(chǎn)生二氧化碳、氮氧化物等污染物，實現(xiàn)了零排放。

　　3）潛在的低成本運營：由于結構相對簡單，維護需求較低，且電力成本通常低于燃油成本，eVTOL在大規(guī)模商業(yè)化運營后，有望實現(xiàn)較低的運營成本。

　　電力推動 噪音較低

　　1、總體設計

　　eVTOL的總體設計需要綜合考慮多個學科領域的因素，進行多學科優(yōu)化設計，以實現(xiàn)飛行器性能、安全性、成本等多方面的最佳平衡。

　　氣動與結構優(yōu)化：在氣動設計方面，需要通過大量的數(shù)值模擬和風洞試驗，優(yōu)化飛行器的外形和機翼、旋翼的氣動布局，以降低飛行阻力，提高升力效率，減少噪音產(chǎn)生。同時，結構設計要在保證飛行器具備足夠強度和剛度的前提下，盡可能減輕重量。大量使用碳纖維復合材料等輕質(zhì)高強度材料，通過優(yōu)化結構拓撲和制造工藝，實現(xiàn)結構的輕量化。

　　動力與能源系統(tǒng)匹配：動力系統(tǒng)的選型和設計要與能源系統(tǒng)緊密匹配，以滿足飛行器在不同飛行階段的功率需求。電機的功率、扭矩特性要與旋翼的負載相適應，確保在垂直起降和巡航等階段都能提供穩(wěn)定可靠的動力輸出。同時，能源系統(tǒng)要具備高能量密度和高功率密度，以支持飛行器的長航程和快速充電需求。

　　飛控與航電系統(tǒng)協(xié)同：飛控系統(tǒng)和航電系統(tǒng)是eVTOL的核心神經(jīng)系統(tǒng)，它們之間的協(xié)同工作至關重要。飛控系統(tǒng)負責飛行器的姿態(tài)控制、飛行軌跡規(guī)劃和穩(wěn)定飛行，需要具備高度的可靠性和精確性；航電系統(tǒng)則為飛控系統(tǒng)提供各種傳感器數(shù)據(jù)、導航信息及通信支持。

　　2、動力系統(tǒng)

　　分布式電推進技術：分布式電推進技術是eVTOL動力系統(tǒng)的關鍵技術之一，它通過在飛行器上分布多個小型電動推進單元，取代傳統(tǒng)的集中式動力系統(tǒng)。這些電動推進單元通常由電機、螺旋槳以及相應的控制器組成，它們協(xié)同工作，為飛行器提供升力和推力。

　　分布式電推進系統(tǒng)具有多項顯著優(yōu)勢。首先，它能夠顯著提高飛行器的安全性和可靠性。由于采用多個獨立的推進單元，當某個單元出現(xiàn)故障時，其他單元可以繼續(xù)工作，保證飛行器仍能安全飛行或降落。其次，分布式電推進可以有效降低噪音。多個小型螺旋槳在較低轉(zhuǎn)速下運行，相比傳統(tǒng)大型旋翼，產(chǎn)生的噪音更小，更適合在城市環(huán)境中飛行。

　　在分布式電推進系統(tǒng)中，常用的電機類型有永磁同步電機和直流無刷電機。永磁同步電機具有較高的功率密度和效率，能夠在較小的體積和重量下提供較大的功率輸出。其轉(zhuǎn)子采用永磁材料，無需勵磁電流，減少了能量損耗。

　　3、飛行控制系統(tǒng)

　　自主飛行控制是eVTOL飛行控制系統(tǒng)的核心功能之一，它使飛行器能夠在無需人工干預的情況下，按照預設的航線和任務要求自主完成飛行。

　　eVTOL通過多種傳感器實現(xiàn)對周圍環(huán)境和自身狀態(tài)的感知。其中，激光雷達能夠?qū)崟r掃描周圍環(huán)境，構建三維點云圖，用于檢測障礙物和識別地形特征；攝像頭則提供視覺圖像信息，通過計算機視覺算法進行目標識別和跟蹤。慣性測量單元（IMU）能夠精確測量飛行器的加速度、角速度等姿態(tài)信息，GPS則提供全球定位數(shù)據(jù)。這些傳感器數(shù)據(jù)被實時傳輸?shù)斤w行控制系統(tǒng)的中央處理器，通過先進的算法進行融合處理，使飛行器對自身位置、姿態(tài)及周圍環(huán)境有全面、準確的感知。

　　為了實現(xiàn)精確飛行控制，eVTOL采用多種先進的控制算法，如模型預測控制（MPC）算法等。PID控制算法通過對誤差信號的比例、積分和微分運算，產(chǎn)生控制輸出，以快速、準確地調(diào)整飛行器的姿態(tài)和飛行狀態(tài)。模型預測控制算法則基于飛行器的數(shù)學模型，預測未來一段時間內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)，并根據(jù)預設的性能指標和約束條件，優(yōu)化計算出最優(yōu)的控制輸入序列。這些控制算法通過控制電機的轉(zhuǎn)速、螺旋槳的槳距等執(zhí)行機構，實現(xiàn)對飛行器的高度、速度、航向等飛行參數(shù)的精確控制。

　　通勤快捷 物流需求大

　　1、城市空中交通需求

　　通勤需求：在大城市中，通勤時間過長已成為困擾上班族的主要問題之一。以北京、上海、廣州等一線城市為例，平均單程通勤時間超過1小時，部分區(qū)域甚至達到2小時以上。eVTOL能夠避開地面交通擁堵，實現(xiàn)城市內(nèi)的快速通勤，尤其是在商務中心與住宅區(qū)之間、機場與城市中心之間等高頻通勤路線，市場需求的潛力巨大。

　　應急救援需求：在城市應急救援場景中，時間就是生命。eVTOL能夠快速到達事故現(xiàn)場，將傷員及時送往醫(yī)院救治，或者將救援物資運送到受災區(qū)域。

　　2、物流配送需求

　　快遞配送：隨著電子商務的快速發(fā)展，快遞業(yè)務量呈爆發(fā)式增長，消費者對快遞配送速度的要求也愈來愈高。在同城配送方面，eVTOL也能夠在短時間內(nèi)將快遞送達客戶手中，大大縮短配送時間。

　　醫(yī)療物資運輸：醫(yī)療物資的及時供應對于保障患者的生命健康至關重要。在一些緊急情況下，如器官移植、急救藥品運輸?shù)龋瑢\輸速度和時效性要求極高。eVTOL可以快速、安全地將醫(yī)療物資運送到指定地點，確保醫(yī)療救治工作的順利進行。

　　3、旅游觀光需求

　　乘坐eVTOL進行城市觀光，游客可以從空中俯瞰城市的標志性建筑、風景名勝和繁華街區(qū)，獲得獨特的視覺體驗。eVTOL城市觀光項目將吸引大量游客，通過精心設計的觀光路線，游客可以在短時間內(nèi)領略城市的全貌和特色。

　　技術突破升級 機遇巨大

　　1、技術發(fā)展趨勢

　　電池技術突破：電池技術是制約eVTOL發(fā)展的關鍵因素之一。隨著固態(tài)電池、鋰硫電池等新型電池技術的不斷突破，電池的能量密度、充電速度和安全性將得到顯著提升。預計在未來5至10年內(nèi)，固態(tài)電池有望實現(xiàn)商業(yè)化應用，其能量密度將達到400至600Wh/kg，充電時間縮短至15至30分鐘，將大幅提高eVTOL的續(xù)航里程和運營效率。

　　智能化與自動化升級：eVTOL的飛行控制系統(tǒng)將朝著更加智能化和自動化的方向發(fā)展。人工智能、機器學習等技術將被廣泛應用于飛行控制、路徑規(guī)劃、故障診斷等領域，使飛行器能夠更好地適應復雜的飛行環(huán)境和任務需求。

　　2、市場發(fā)展機遇

　　政策支持與基礎設施建設：隨著eVTOL產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各國政府和相關部門逐漸認識到其在解決交通擁堵、推動經(jīng)濟發(fā)展等方面的重要作用，紛紛出臺相關政策支持eVTO的研發(fā)和商業(yè)化應用。例如，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）和歐洲航空安全局（EASA）已經(jīng)制定eVTOL的適航認證標準和法規(guī)框架。

　　消費升級與市場需求增長：eVTOL作為一種新型的交通和旅游方式，能夠滿足人們對高品質(zhì)生活的追求。在城市空中交通方面，愈來愈多的人愿意為節(jié)省通勤時間支付更高的費用；在旅游觀光領域，新穎獨特的eVTOL觀光項目將吸引大量游客。

　　產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展：eVTOL產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將帶動上下游相關產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展，形成一個龐大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。在產(chǎn)業(yè)鏈上游，電池、電機、傳感器等零部件制造企業(yè)將迎來新的發(fā)展機遇；在產(chǎn)業(yè)鏈下游，城市空中交通運營、物流配送等服務企業(yè)將不斷涌現(xiàn)。同時還將與人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術產(chǎn)業(yè)深度融合，推動技術創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級。近年來不斷涌現(xiàn)低空經(jīng)濟企業(yè)做出產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新，例如杭州眾安航空定位“低空＋文旅”和“低空＋客運”，通過場景化基建解決方案＋數(shù)字化運控平臺集成＋空中交通服務能力，構建城市空中交通生態(tài)體系。

　?。ㄗ髡邽橥赓Y投資基金董事總經(jīng)理）