电动垂 直起降飞行由此引发全球研发热潮。
根据美国垂直飞行协会(VFS)Electric VTOL 新闻网“世界 eVTOL 飞机目录” 显示,截至 24 年 4 月 3 日全球 eVTOL 航空器概念型号达到 988 个,来自 400 多家不 同的公司,包括中国的亿航智能、时的科技、烽火航空、小鹏汇天、御风未来等公司。 构型方面,根据 VFS 的分类,eVTOL 航空器型号分为:矢量推进型、升力与巡航 配臵型和多旋翼型(包括悬停自行车/个人飞行设备、无翼/多旋翼型和电动旋翼机)。其 中,多旋翼型出现时间最早,完全通过控制多旋翼的升力大小实现飞行,技术难度小; 此类概念的 eVTOL 航空器最多、达到 465 个,其中单人悬停自行车/飞行设备 109 个、 多旋翼型 284 个、电动旋翼型 72 个。升力与巡航配臵型出现相对较晚,分别通过升力 螺旋桨、巡航螺旋桨实现起降和巡航,在航程、速度及技术方面均处于中等水平;该概 念型号达到 172 个。矢量推力推进型出现最晚,设计也相对复杂,通过改变推力方向、 实现垂直起降和巡航,技术难度最大,但在航程和飞速方面最优,此概念型号达到 351 个。
根据李凯等(2023)《eVTOL 航空器研制现状及发展趋势》的统计数据看,多旋翼构型 eVTOL 航空器航程和巡航速度要明显小于其他两类构型航空器,其巡航速度通常 小于 150km/h,航程小于 100km;矢量推进型 eVTOL 航空器在航程和速度上最具优势, 如 Joby S4 巡航速度可达到 322km/h,Lilium Jet(7 座)航程可达到 250km;升力 与巡航配臵型航空器其航程和巡航速度通常介于多旋翼和推力矢量构型之间。

构型的选择与预期用途紧密相关。Bacchini 等人(2019)曾对三种类型 eVTOL 的 适用性开展研究,并选择亿航 EH184、Wisk(原 Kitty Hawk)的 Cora 及 Lilium 的 Jet 作 为三种类型的代表,比较其在 7km、30km 和 100km 三种场景下航空器飞行需要的动力 和时间。研究发现,在 7km 范围内多旋翼型所需能量最少,航速略低于其他两种类型; 在 30km 和 100km 两种场景中,升力与巡航配臵型和矢量推力型所需动力和时间优势才 显现出来,尤其在 100km 的场景中,多旋翼型无法胜任。因此,eVTOL 航空器的构型 选择与其预期用途紧密相关。对于短途运行,如景区空中游览等,多旋翼型更为适合, 也是亿航 EH216-S 及 Volocopter 的 VoloCity 选择多旋翼构型的原因。用于货运的 Pipistrel 的 Nuuva V300 和 Elroy Air 的 Chaparral C1,均选择了升力与巡航配臵型。 研发方面,全球范围内大部分 eVTOL 处于概念设计、缩比验证和测试阶段,仅少 量概念型号进入量产车型阶段。根据张洪(2022)《eVTOL 飞行器的发展态势与应用场 景综述》,eVTOL 飞机的研发进展可分为四个阶段:概念设计——缩比验证(包括地面 试验、悬空试验、起降试验等)—— 全尺寸验证机测试(包括飞行模式测试、飞行姿态 测试、飞行悬停试飞等)——飞行测试(本场试飞、转场试飞、噪声检测、载人试飞/ 载货试飞、模拟场景测试等),其后才能进入商业化量产。根据对 VFS“世界 eVTOL 飞 机目录”988 个概念型号的粗略统计,处于概念设计阶段的达到 245 个,原型设计仅 64 个,24 个型号达到量产车型阶段,停产 67 个,其余基本处于缩比验证或测试阶段。
认证方面,目前尚无 eVTOL 制造商获得 FAA(美国联邦航空局)或 EASA(欧洲 航空安全局)的完全认证,欧美等地航空器处于适航审定阶段。当前国际主要 eVTOL 设备尚未获得欧美相关部门的完全认证。其中,美国 Joby S4 预计到 25 年可 以获得商业运营认证;德国 Lilium Jet(7 座)预计 25 年从 EASA 获得初始型号证书; 德国 Volocopter 公司在 24 年 2 月底获得德国联邦航空局的生产组织批准(POA)扩展, 适用于 Volocopter 位于德国布鲁施萨尔的最新生产和机库设施。
国内亿航智能 EH216-S 在中国民航适航审定领域集齐三证(TC 证、PC 证和 AC 证),全面推进商业化运营。根据中国民航局 CCAR-21-R4《民用航空产品和零部件合 格审定规定》,对于航空器(包括各种飞机、旋翼机、滑翔机、载人气球等)制造商来说, 航空器合法投入使用所需的取证主要包括三类:TC(型号合格证)、PC(生产许可证) 和 AC(适航证),其中制造商需要获得“TC 证”和“PC 证”方可实现销售或投入商业 化运营,而每台飞行汽车都需要有“AC 证”来证明该飞行器可以在开放低空飞行区域 升空。 2023 年 10 月,亿航智能自主研发的 EH216-S 无人驾驶载人航空器系统获得了全 球首项型号合格证(TC);2023 年 12 月,EH216-S 无人驾驶载人航空器获得中国民航 局 AC 认证,并开启商业化交付;2024 年 4 月 7 日,中国民航局正式向亿航智能颁发 EH216-S 无人驾驶载人航空器系统生产许可证,率先迈入规模化生产阶段。亿航智能将 从文旅场景体验向空中交通这一目前最有市场需求的领域逐步探索,在低空经济领域率 先逐步形成全生命周期产业链运营模式。
SMG 咨询公司自 2020 年 12 月开始定期对外公布先进空中交通现实指数(ARI, Advanced Air Mobility Reality Index),该指数从资金、团队、技术、认证进度及生产准 备等五个方面对 eVTOL 航空器研制企业进行打分。我们以此为参考,分析中国相关企 业在该领域的发展情况。 2024 年 3 月,ARI 指数排名前 15 的 eVTOL 制造商中有 3 家中国企业,分别为亿 航智能(Ehang)、沃飞长空(Aerofugia)和峰飞航空(AutoFlight)。从国家分布看, 目前技术较为成熟的 eVTOL 航空器主要分布在美国、中国、德国和英国,前 15 家制造 商中美国 6 家、中国 3 家、德国 2 家、英国 1 家、法国 1 家、巴西 1 家。从厂商类型看, 初创科技公司是 eVTOL 航空器研发的主力军,但也不乏传统民用航空器制造商的身影, 比如波音公司通过与 Kitty Hawk 公司共同成立 Wisk 公司,美国德事隆集团通过收购斯 洛文尼亚公司 Pipistrel,巴航工业通过成立子公司 Eve,空客推出 City Airbus 计划,来 进行 eVTOL 航空器的研发与制造。
亿航智能(Ehang)eVTOL 综合能力自 22 年 12 月以来始终位居前列。根据 SMG 官网披露信息,2020 年 12 月亿航智能 ARI 得分为 7.9 分,与美国的 Joby Aviation 公司 并列位居第一位,尽管在 21 年 12 月 ARI 得分下滑到 7.2 分、第七位次,但之后持续上 行,至 24 年 3 月 ARI 得分 8 分,回到第一位次的水平。

从订单数量看,亿航智能居于全球第三位,仅次于 Eve 和 Electra。根据 SMG 官 网数据显示,截至 24 年 3 月,亿航智能订单约 1760 架航空器;Eve Air Mobility 收到 2850 架航空器订单;Electra 收到约 2057 架航空器订单。
从实际运营来看,23 年亿航智能 EH216-S 航空器获得全球首项型号合格证(TC) 和适航证(AC)认证,最先开启商业化运营使用。亿航智能是全球最先开启商业化运营 的 eVTOL 航空器,显示了中国在该领域的领先地位,而 Elroy Air、Volocopter(Volocity) 等航空器均是在 2024 年投入运营。
我们预计城市空中交通将是 eVTOL 航空器未来最主要的应用场景。eVTOL 概念是 伴随着城市空中交通( Urban Air Mobility,UAM )概念被提出,UAM 通常情况下也 被认为是 eVTOL 航空器未来最主要的应用场景。根据中国民航网援引摩根士丹利预 测,到 2040 年城市空中交通行业总产值能够达到 1 万亿美元,至 2050 年总产值将达到 9 万亿美元。城市空中交通具有全自动无人驾驶、快速便捷、集中式平台、共享经济、 绿色低碳等特点。
另外,与传统重资产的交通方式(如航空、铁路、高速公路等)相比,城市空中交 通系统所需要的资本投入相对较少。根据亿航智能《城市空中交通系统白皮书》的披露, 亿航 EH 216 自动驾驶飞行器的市场报价仅为 200 万元人民币(约合 30 万美元)。这个 价格与一部豪华汽车(梅赛德斯 S600 或宝马 760i)的市价相当;但是支持这台飞行器 所需要的基础设施成本则明显偏低,公路、桥梁、隧道、民航机场的建造成本都远高于 城市空中交通网络站点的建造成本。而普通直升机(如罗宾逊 R22)的成本(包括飞行 器、维修、飞行员等)均明显高于亿航这台自动驾驶飞行器。
除城市交通外,eVTOL 航空器可以满足现在主要由民用直升机覆盖的各领域特定 需求,包括油气(陆上/海上)、林业、消防、航拍、农业与害虫防控、电线维修与巡检、 新闻报道、近海作业、搜救、医疗急救服务、执法等。目前普通无人机在这些场景的应 用还比较有限,考虑到城市空中交通 eVTOL 航空器相对于普通无人机的强大优势,设想城市空中交通进入当前被传统直升机占领的领域,更具可行性。
其中,空中旅游和娱乐观光、空中应急救援是可以期待的应用场景,未来在近海海 洋、电网维护、观察检查等产业领域的应用也有望实现。 空中旅游和娱乐观光。eVTOL 航空器可在景区、游乐园、旅游景点等指定地点提供 空中旅游服务。游客搭乘城市空中交通飞行器,可以游览以前难以到达或者无法到达的 新地区,比如深谷、高峰、丛林、荒岛、瀑布。 空中急救医疗服务。eVTOL 航空器具备快速移动特性且解决了地面拥堵的交通问题 及山中、岛上、高原等复杂的地形问题,是“空中救护车”的理想之选,可以作为急救 医疗系统的有力补充。 空中消防救火。eVTOL 航空器给未来空中消防带来新的解决方案,它配备了自动喷 水枪和水泵,能够在空中喷射灭火,还可以将消防队员运送到 400 米以上的高楼内,并 解救被困人员。 近海海洋产业、电网维护、管道检查等产业应用。近海海洋产业频繁使用直升机在海上钻井平台和近海总部之间载运员工和物资补给;eVTOL 航空器更加安全、成本更低, 可以 24 小时不间断运行,未来可能会是更好的选择。在其它行业应用领域,比如电网 维护和管道检查,城市空中交通飞行器也会是未来的可能选择。
随着电池技术、新材料、空气动力学、通信技术、降噪等多方面技术进步带来的潜 在优势,城市空中交通通过利用低空资源、释放土地资源,将为城市发展和人民福祉带 来显著的积极作用。
应用场景拓展和技术持续进步,将推动全球 eVTOL 低空服务经济将迎来规模化发 展。根据罗兰贝格的预测,2030 年全球投入商业客运 eVTOL 数量将达 5 千架,2040 年将达 4.5 万架,2050 年将达 16 万架。空中出租车是最主要的应用场景,根据预测, 2050 年 36%的载客 eVTOL 用于城市空中出租车,35%用于机场空中摆渡,29%用于城 际空中服务。
