在科技迅猛前行、不断重塑世界面貌的当下,航空领域正经历着一场具有深远意义的深刻变革。电动垂直起降航空器(eVTOL)宛如一颗在夜空中冉冉升起的璀璨新星,不仅照亮了未来出行的全新路径,更开启了低空经济发展的崭新时代。从最初在科幻作品中激发人们无限遐想的奇思妙想,到如今逐步走进现实生活,eVTOL的发展历程是一部充满创新与突破的壮丽篇章,它承载着人类对便捷、高效出行的美好向往,更代表着一种全新生产力的强势崛起,有望彻底重塑城市的交通格局,引领低空经济迈向新的高峰。
一、eVTOL航空器的分类
在全球范围内,众多科研团队和企业对eVTOL整机的研发热情高涨,使得在研型号如繁花绽放,形态各异。由于其设计理念、技术应用和功能定位的多样性,对eVTOL的分类方法和维度也丰富多元,可以基于运行模式、载荷分类和用途、动力能源、整机构型等多个方面进行细致划分。例如,从动力形式的角度来看,可划分为油电混动、电动、氢燃料电池、氢内燃机、太阳能等多种类型。但在众多分类方式中,根据整机构型划分是最为常见且直观的方法,据此eVTOL主要可分为矢量推进/倾转、升力+巡航/复合翼、多旋翼类eVTOL和其它(eSTOL、eCTOL等)类型。
在城市环境中运行时,对起降场地要求最低的eVTOL成为了应用的主流,相比之下,eSTOL/eCTOL类航空器的使用频率则要低得多。以下将对eVTOL的主要类型进行详细介绍:
1.矢量推进型(Tilt-X):性能卓越,挑战重重
在不同使用阶段,通过改变推力方向,实现垂直起降和巡航。其动力可以是源于倾转旋翼/螺旋桨、也可以涵道风扇等。典型机型如LilumJet(倾转涵道)、JobyS4(倾转旋翼)、ArcherMidnight(倾转旋翼)、华羽先翔“鸿鹄”(倾转旋翼)、沃飞长空AE200-100(倾转旋翼)、DufourAerospaceAero3(倾转机翼)、小鹏汇天全倾转技术验证样机(倾转机翼)等。这种设计性能潜力最大,速度、航程、爬升率等指标有优势;但机械设计和飞控系统复杂、开发和试飞难度大、研制风险和成本较高,设计和适航取证周期长,对团队工程能力要求高。倾转类构型和复合翼(升力+巡航型)构型相比,它的优势在最大200-300km的城市空中交通任务内并不显著;但如执行更远距离任务,则性能优势越发明显。
2.升力+巡航型(Lift+Cruise):平衡之选,备受瞩目
升力和巡航用的旋翼和螺旋桨是独立的,分别实现垂直起降和巡航。典型机型如BoeingPAV、WiskAeroCora、沃兰特VE25-100、亿维特ET9等。这种设计在性能和成本投入、研发周期和研发风险、对团队工程能力要求等方面取折中结果,是目前最受关注的技术方向。复合翼构型航空器在飞行中遇到风切变、失控、失速等情况时,能够立即启动独立升力系统,在空中悬停并受控下降着陆,这个功能的实现需要动力系统的准备及响应时间极短,而倾转构型需要数秒到数十秒的倾转过程,无法实现这一保护功能;依靠机翼升力滑翔比旋翼自转悬停着陆也更安全,也即复合翼构型安全特性比倾转(矢量推进型)更优。这种设计是在性能和成本投入、研发周期、对团队工程能力要求等方面取折中结果,是目前最受关注的技术方向。
3.多旋翼型(Multi-copters):简单易行,应用有限
无巡航用螺旋桨,完全通过控制多旋翼的升力大小实现飞行。典型机型如Volocity、LIFTHexa、SkyDriveSD-03、亿航EH216-5、零重力ZG-0NE等。这种设计工程技术难度低、研发周期短、投入要求低;但性能和提升空间有限,尤其是航程和速度性能显著低于另外两大类构型,使用场景和商业化前景受限。在噪声控制、地面损伤控制等方面尚无突破性解决方案,初创公司大多采用多旋翼构型。
4.其它类型eVTOL航空器:传承与创新并存
除了上述三种主要类型外,还有一些eVTOL航空器属于其它类型,例如全新设计或基于现有机型改装的电动、氢燃料电池直升机。这类航空器在成本控制和自动驾驶特性方面,相较于传统直升机有了一定程度的提升。然而,它们仍然未能彻底解决噪音偏大等问题,在实际应用中受到了一定的限制。其典型机型如RotorTechnologies的基于R44改装的R550X;Janut的Jjourney是一种全新设计的电动高速复合直升机。
二、eVTOL与新质生产力
eVTOL作为城市空中交通和低空经济的核心,代表着科技创新和产业发展的新方向,向“新”而行、向“实”发力。eVTOL和城市空中交通产业具有广阔的发展前景,是拉动有效投资、创造消费需求、提升创新能级的新领域新赛道,将成为经济增长新的重要引擎。发展eVTOL和城市空中交通产业,就是围绕发展新质生产力布局产业链,将科技创新成果应用到具体产业和产业链上,培育壮大战略性新兴产业,布局建设未来产业,推动产业链向上下游延伸,形成完善的现代化产业体系。
发展eVTOL和城市空中交通产业,就是围绕发展新质生产力布局产业链,将科技创新成果应用到具体产业和产业链上,培育壮大战略性新兴产业,布局建设未来产业,推动产业链向上下游延伸,形成完善的现代化产业体系。发展eVTOL产业,就是贯彻落实发展新质生产力的战略部署和工作任务。具体而言:发展eVTOL有助于推动产业升级,实现发展未来产业的关键性技术突破;推动我国航空产业实现跨越式发展,抓住引领全球的重要历史机遇;加速形成经济发展的新引擎,培育经济增长的新动能,激发市场壮大的新需求:促进区域经济的协同发展:提升国家备灾、应急、救援能力和公共服务能力;打造科技强国形象,增强文化输出能力和影响力。
虽然eVTOL技术还处于发展初期,但随着技术的不断进步和成本的降低,eVTOL有望成为未来城市交通和航空交通的重要组成部分。eVTOL产业,被业界认为是新质生产力的典型代表。
2023年9月7日,习近平总书记在黑龙江考察调研期间首次提出新质生产力这一具有深远意义的概念,为我国的经济发展和科技创新指明了新的方向。2024年1月31日,习近平总书记在主持二十届中央政治局第十一次集体学习时发表重要讲话,系统阐述了新质生产力的深刻内涵和主要特征,进一步明确了新质生产力的发展方向和实践路径。在今年的两会政府工作报告中,首次明确把低空经济写入政府工作报告,并将其定义为“新质生产力的代表”,这充分体现了国家对低空经济和新质生产力发展的高度重视和大力支持。
新质生产力的发展对于我国经济的高质量发展具有不可估量的重要意义。它能够通过科技创新和生产要素的优化配置,显著提高全要素生产率,推动产业和产品的不断升级,催生出新产品、新模式、新业态,为经济发展注入全新的活力。同时,新质生产力还能够提升产品和服务的质量,更好地满足人民群众日益增长的美好生活需要,让发展成果更多更公平地惠及全体人民。在全球经济竞争日益激烈、科技发展日新月异的今天,发展新质生产力更是提升国家综合国力和国际竞争力的关键所在,是我国在世界经济舞台上赢得主动、实现可持续发展的必由之路。
面对eVTOL这一充满机遇与挑战的新兴领域,我们应当以敏锐的洞察力和积极的行动,高度关注其发展动态,全力支持相关技术的研发和应用。让我们携手共进,共同迎接eVTOL时代的到来,热情拥抱新质生产力带来的变革与机遇。