01
技術發展趨勢
技術層面的分析，我們對主流
eVTOL
廠商、科研機構和高校、行業主管單位等提出的eVTOL技術發展趨勢進行了梳理、分析研究。將近期內可以對行業產生較大影響的技術趨勢匯總介紹如下。
1.1向量推進型eVTOL將成為主流構型技術路線
向量推進型（Tilt-X）eVTOL的旋翼以可傾轉的方式兼顧懸停和巡航，在不同飛行階段采用不同的推進方式。它因為存在過渡狀態過程，增加了總體設計的復雜性，犧牲了一定的安全性和可靠性。但向量推進型eVTOL可實作更高的飛行速度和更遠的航程。更大的航程可以讓營運商的業務模式有更大的靈活度，更少的充電次數帶來更高的任務響應速度和日利用率；更高的飛行速度意味著可以進入更多時效性任務市場，如應急救援、醫療救援。當前，eVTOL在醫療救援市場被詬病的一點就是巡航飛行速度大大低於常規直升機。隨著技術的進步以及產業界對電動航空器設計理解的加深，工程技術實力雄厚的頭部廠商將大振幅提高向量推進型eVTOL的可靠性，這種eVTOL屆時也將成為主流構型。
1.2套用涵道風扇設計的機型進一步增加
涵道風扇設計有很多優點，如對航空器附近人員提供保護、涵道環括作用有利於降噪設計和城市場景執行、涵道能夠在螺旋槳的流場中產生可觀的附加拉力進而提高動力系統的效能；但是，涵道風扇也有很多不足和設計難點，阻礙了它的套用推廣。涵道風扇會占用額外的結構重量，而它又對強度和剛度要求很高，這就造成了制造成本和難度的問題。部份廠商將涵道整合到機體或機翼上，讓兩者結構融合，降低重量、提高剛性和強度，典型的如Ascendance Atea、Horizon Cavorite X5/X7、AirMule。
此外，涵道轉子與涵道壁的間隙要求非常高（轉子半徑的1%，甚至更小）因為槳-涵道間隙是系統的關鍵參數，決定了涵道的環括作用大小，間隙越小則效率越高，實際間隙大小是在成本與效率之間平衡的結果。它就造成涵道的設計、制造和維護要求遠高於開放式螺旋槳，進而非常考驗eVTOL整機設計團隊實力和供應鏈的能力。這也是當前涵道類eVTOL企業較少的原因之一，但隨著行業發展，很多問題將得到緩解。再就是涵道的阻力問題，槳盤位置對涵道風扇系統氣動特性的影響體現在氣流品質和槳-涵道間隙2個方面。合適的槳盤位置應處於間隙盡可能小、且距離唇口相對較遠，以保證涵道的良好環境及整流作用。則涵道壁截面的增大，會造成全機浸潤面積增大和阻力增大；采用數量很大的嵌入式涵道，是一個解決思路。LiliumJet在100m距離處的噪音水平預測降低了6dB(A)，相同基礎設施的乘客吞吐量幾乎提高4倍，這是涵道風扇設計優勢的一個案例。
1.3電力推進系統向更高效、更輕量、更安全的方向發展
eVTOL通常采用分布式電推進系統，能有效提升航空器的氣動效率、運載能力、環保性和魯棒性。電推系統未來將向更高效、更輕量、更安全的方向發展，具體而言，包括：高壓平台的套用和普及，提高電壓降低線束直徑，進一步提高功率元器件IGBT的效率，軸向磁通電機取代徑向磁通電機以降低體積和重量，提高電源模組和驅動模組的效率等。
1.4電池技術不斷突破、效能全面提升
目前絕大多數eVTOL機型都采用成熟的、功率密度較高的鋰電池。它能在現有約束條件下，在重量、安全特性、航程效能、適航取證進度、成本之間獲得較好折中。從長期看，氫燃料電池的能量密度可以達到鋰電池的百倍，但是，氫能產業鏈條和生態建設慢於純電路線，制氫、儲運等存在很多問題。氫燃料電池瞬間放電能力較差，並不太適合eVTOL這種瞬時功率要求高的場景。總之，短期內氫電/氫內燃機路線套用不會太多。
現在和未來一段時間內，電池能量密度遠不能與傳統航空燃油相比，現有的較高能量密度的電池包括LiliumJet所使用的IonBox的矽陽極鋰電池，電芯能量為330Wh/kg；寧德時代在研的 凝聚態電池 ，能達到500Wh/kg，但預計商用還需要1-2年。由於能量密度低，電池包重量過大，現有eVTOL航空器普遍存在有效荷載、航程和續航時間的局限。電池迴圈數和壽命、充電時間特性也嚴重限制了eVTOL航空器高頻率起降和增加執行成本。未來主機和電池開發廠商將綜合權衡能量密度、放電功率、充電時間、迴圈數和壽命、安全特性等指標，逐步提高鋰電池效能；廠商也將開發新的電池型別，如固態電池。
鋰離子電池自20世紀90年代發明以來得到廣泛套用，在成本和效能之間有較好的平衡。但由於其效能限制以及環境和供應鏈問題，下一代電池技術仍在不斷發展和創新。鋰電產業基本上由中日韓三國占據產能絕對主導地位，其它工業強國則試圖在新一代電池技術上進行突破，搶占產業發展先發優勢。固態電池被普遍認為是下一代電池技術，被美國、歐盟、南韓和日本等主要工業已開發國家和地區列為國家發展戰略。固態電池利用固態電解質（SSE）取代了易燃的有機液體電解質，理論上更安全；SSE還可以與傳統鋰離子電池中不用的其他陰極和陽極材料配對，與高壓陰極材料及高容量鋰金屬陽極相容，有可能使能量密度超過1000Wh/L。固態電池迴圈壽命更長、更耐用、工作溫度範圍更寬、堆疊緊密、電池設計簡化、機械特性可能更靈活。
1.5態勢感知與空中避障技術逐漸套用於城市空中交通
城市空中交通執行環境復雜，面臨城市地形地貌復雜、建築物及附屬設施眾多、局部氣象條件多變、電磁環境惡劣、低空鳥群飛行等情況。為應對這些挑戰，eVTOL飛行器需要感知周圍環境（如其他飛行器、地面障礙物、天氣狀況等）並根據環境資訊做出相應決策。它需要有更強的態勢感知和空中避障技術支撐，包括障礙物探測和分類、障礙物定位及路徑預測與碰撞風險分析、避障策略選擇和航線重新規劃等技術，涉及感知傳感器、多源資訊融合、智慧目標辨識、障礙物危險評估與避障決策等專業領域。
傳統通用航空器加裝ADS-B、TCAS等裝置實作自動安全間隔保持、規避周圍危險；而在未來復雜空間環境下、大空中交通流的執行將難以達到必要安全標準。很多研究機構和廠商已經在探索基於 UWB 、雷射雷達、視覺避碰、4D雷達、合成孔徑雷達、5G-A/智慧物聯網、氣象雷射雷達等裝置和基礎設施的新一代態勢感知與空中避障技術的研發、驗證和試點套用。有一些通用性技術，如根據幾何空間相對運動向量進行避障決策、利用無碰撞路徑規劃代替避障決策、基於AI的目標視覺辨識，已經在汽車自動駕駛和避碰、無人機自動駕駛和避碰等領域有了廣泛的套用，也向城市空中交通套用場景延伸。
1.6智慧駕駛技術實作自主飛行任重而道遠
新一代汽車技術類似，eVTOL也強調高度智慧化、自主化的特性。智慧駕駛技術是eVTOL實作智慧化和自主化飛行的核心，這包括使用先進的飛行控制系統進行起飛、飛行和降落，以及在復雜氣象條件下的自動駕駛。eVTOL采用視覺、雷射雷達、4D雷達/公釐波雷達等傳感器技術，以及新一代通訊技術增強環境態勢感知能力，實作多源資訊融合，透過AI、大數據、雲端運算、高效能機載芯片對環境資訊分析處理，形成飛行決策。各大廠商普遍強調逐步透過有人駕駛、有人駕駛+簡化航空器操縱（SVO）、半自主飛行，最終實作eVTOL航空器完全自主飛行。不過，實作自主飛行還需要相當長的一個過程，進度相對較快的WiskAero計劃在2028年試執行eVTOL載人自主飛行。
1.7低空交通數位化體系建設提速
低空經濟的發展和推進依賴於底層各類低空交通基礎設施的建設，低空交通基礎設施的完善和成熟為低空交通的高效、有序、安全的執行提供保障。低空經濟執行於沒有附著物相對自由的低空空域，因此有別於傳統交通基礎設施，低空交通天然對數位化技術有非常強烈的訴求和依賴，低空交通飛行保障的數位化體系建設成為重中之重。
隨著低空飛行活動持續增加，低空交通飛行的保障體系的重要性日益顯現，相關的數位系統建設也伴隨政府和產業界的投入增加而提速。騰訊也在積極探索前沿數位技術在低空領域的多元套用，構建了覆蓋「低空基建數位化網聯、空域數位化管控、低空數位化監管、協同數位化服務、算力數位化支撐、安全數位化保障」的低空交通數位化體系：
低空基建數位化網聯
低空基礎設施建設要強化標準化建設和數位化網聯能力，包括服務低空的通導監(CNS)能力、輔助飛行的微氣象和電磁環境服務、提供低空起降和充電的各類地面設施、管控非合作目標的手段等。低空基礎設施應該具備數位化網聯能力，為低空經濟的全鏈條執行和營運提供全自動化、全智慧化的數位化基礎。
全新一代的空天地一體化CNSiM（通訊、導航、監視、情報、氣象）能力的主要技術手段有包括但不限於：地面5G移動公網（5G-A）、寬頻通訊網、數據鏈和低軌衛星互聯網等通訊手段；地基增強系統GBAS、星基增強系統SBAS、慣導、視覺導航、UWB、雷射雷達、4D雷達、GNSS導航和融合導航等導航手段；一/二次雷達、ADS-B、無線信標、RemoteID、光電探測、通感遙一體等監視手段；氣象雷射雷達、四維高分辨率數值氣象預報系統；滿足民航執行/交通管理要求的自動化機場、一體化機巢、自動化充電站、自動化應急降落點等。
空域數位化管控
數位化空域是低空經濟有效管控的關鍵措施。透過數位孿生、城市CIM、三維地理資訊地圖等技術，構建空域、城市、設施、無人機等即時數位孿生系統，支撐「安全、協同、高效」的數位空域，推動低空空域從「可通達」到「可計算」到「可管控」到「可營運」性質的數位化變革。
空域數位化管控，為空域劃設、空域管制、空域網格、空域容量、航路劃設、航班排序、導航規劃、飛行監測、沖突探測、沖突解脫、執行仿真、場站規劃、風險規避、應急處置、非合作目標監管等低空業務提供數位化基礎。
低空數位化監管
低空數位化監管是低空交通和管理全自動化執行和營運的突出表現。
低空執行監管透過數位化技術，實作各類低空執行要素的大數據匯聚，包括但不限於精確的城市三維空間地理模型、權威的管制空域和電子圍欄數據、完整的高空航路航班數據和低空航路航線數據、全面的低空飛行計劃清單、即時的各類 低空飛行器 執行軌跡、可靠的空中氣象和電磁等執行環境、完善的地面通導監和機場機巢狀態、動態的地面客流車流等影響因素等，經過大數據的清洗、加工、匯聚、整理，透過AI分析和預測，向營運人、民航空管、政府監管等部門提供各類低空數位化監管服務，並透過數位孿生大屏等技術，在各單位的業務監控中心展現低空執行營運的綜合態勢。
協同數位化服務
低空經濟關聯方之間的必須保持好數位化協同。
低空經濟涉及無人機制造和銷售、軍民航管理、地方政府監管和場景套用的方方面面，跨部門、跨產業、跨主體、跨地區、跨服務人、跨空域的數位化協同服務也越發重要。
數位化的低空交通系統需要向低空業務關聯方提供全面的、即時的、安全的低空協同數據服務。數位化低空交通系統需要即時采集獲取並相互協同以下相關資訊：通導監執行和保障資訊、管制空域和適飛空域資訊、航線航路規劃和調整資訊、飛行申請和沖突資訊、飛行計劃資訊、飛行計劃沖突和協調資訊、地面影響因素資訊、緊急避讓服務、應急保障服務等，系統需要構建一套完整的空域數位化協同服務基礎能力，保障低空經濟業務的安全開展。協同化服務同時還包含向公眾和消費者可開放的低空飛行支撐的能力服務。
算力數位化支撐
隨著低空經濟業務的完善擴充套件，低空經濟業務系統對算力需求越來越龐大，算力分散在「雲」、「網（空天地）」和「端（飛行器）」三個不同部份。
低空經濟數位化涉及空域、飛行器、航路航線、氣象、飛行計劃、空間計算、孿生仿真、風險評估與預測、AI辨識、視訊分析等大規模的低空各類業務計算，涉及對城市低空十萬乃至百萬架以上飛行器的自動化監管和智慧化服務，其對算力要求是非常巨大的。
數位化的低空交通體系，底層需要有成熟、可靠、超大規模計算的雲網邊端分布式的算力平台的支撐，滿足低空經濟的生產、監管、營運、服務的智慧化執行要求。
算力數位化支撐的關鍵技術，主要包含：飛行器自身的智慧化算力、基礎的雲平台技術（計算、儲存和網路的虛擬化）、容器化、微服務、大數據技術、 人工智慧AI 技術、物聯網技術、資料庫技術（關聯式資料庫、記憶體資料庫、時序資料庫、地理資訊資料庫等）、低空智慧化管控和服務演算法、邊緣段的通感算力等。
安全數位化保障
低空經濟的執行保障，涉及到空域管理、民航執行、城市三維空間、無人機飛控、企業執行和個人私密等一系列涉及公共、企業、個人的關鍵業務和私密數據，安全保障非常關鍵。數位化的低空交通體系包含地面遍布全市的低空通導監裝置、分布式的低空感知和計算節點、空中大量的無人機及其網路數據通道以及低空交通管理雲平台，整體涉及到的安全環境比較復雜。
低空安全數位化保障，在網路安全、數據安全、惡意攻擊防護、通訊鏈路安全、飛行器飛控安全以及非合作目標的反制等方面，都要有全面的數位化安全防護手段。
騰訊聚焦低空交通數位化體系建設需求，基於豐富的數位化政企服務經驗，提出面向未來低空交通的數位化框架。騰訊的低空數位化解決方案，為低空空域管理和營運提供數位化和智慧化技術工具，為低空經濟各關聯方提供全數位化的智慧管理手段和營運服務，為政府和行業主管部門提供強有力的管理和決策依據。
02
套用市場發展趨勢
載人客運是eVTOL的發展方向和核心場景，但市場啟動需要一段匯入和培育期
EASA認為，與公路運輸相比，乘坐空中出租車發生致命事故的風險更低，通行時間平均節省15-40分鐘，緊急/醫療運送時間節省70%以上，並且可以降低二氧化碳排放量。eVTOL現階段最主要的套用是替代直升機在測繪、消防救援、電力巡線、警用巡查、安防、醫療救護、搜救、海上石油鉆井等領域的套用。載人客運雖是eVTOL的核心發展方向，但在市場成熟前，eVTOL套用首先將在貨運物流、城市服務、消防救災等場景中啟動營運，待各項技術成熟、政策完善和市場接受度提高後，大規模進入載客營運。許多公司和機構在構思和研究空中交通的共享出行模式。
eVTOL的航程效能將持續提高，電力驅動的空中交通將從城市向區域出行轉變
受限於當前電池能量密度不足，eVTOL普遍定位於城市或城市群內交通出行工具。但隨著電池技術的發展、eVTOL續航裏程增加，RAM市場啟動會水到渠成，也將成為利潤更好的業務。除此之外，還有以下因素會加速eVTOL作為對高鐵、輪船的補充/替代，實作高效的城際交通：城際和區域出行的單位經濟效益高、為客戶節省的時間多、所需的飛行頻率和機隊密度較城市內飛行低、對城市社群的噪音影響小。
eVTOL機型適航取證有序推進，產業生態不斷完善、加速構建
頭部eVTOL企業的機型將在2025-2026年大量完成取證，並投入市場化營運。在此背景下，上遊供應商、基礎設施、營運商、空管和航行保障服務商、維修商、人員培訓機構、金融服務機構等都將加速布局。同時帶動了航空、汽車、物流、新能源企業利用已有業務基礎進入行業。
整機制造市場將進入整合期，市場集中度進一步提高，實力較弱的廠商面臨淘汰
eVTOL的研發取證和市場推廣成本很高，而且盈利回收周期很長，是典型的航空制造業計畫特征。隨著2025年頭部廠商型號大量取證和商業營運，融資和研發能力較弱的廠商面臨的競爭壓力將進一步增大。2023年，谷歌創始人賴瑞·佩吉投資的eVTOL制造商KittyHawk在融資、技術和商業化都有障礙的情況下選擇關閉。而KittyHawk投資的無人駕駛eVTOL制造商WiskAero，得到了原投資者波音的全資收購。
文章來源：中國eVTOL產業發展報告
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