从实验室到天际线:eVTOL产业的十年演进与未来图景
[《中国航空报》2025年06月13日], 国研网 发布于 2025/6/16
今年2月,法国赛峰集团的ENGINeUS 100型电动马达通过欧盟航空安全局(EASA)特殊条件SCE19认证,标志着电动推进技术首次获得航空监管体系的正式认可。
作为城市空中交通(UAM)与区域空中交通(RAM)的核心载体,电动垂直起降飞行器(eVTOL)正从实验室构想迈向商业化运营的关键阶段——尽管德国Lilium与Volocopter在2024年的破产事件为产业蒙上阴影,但Joby Aviation获得丰田5亿美元投资、亿航无人驾驶飞行器在特定市场获批商业飞行等动态,又为这个万亿级赛道注入新的想象空间。这场融合航空工程、新能源技术与智慧城市的变革,正在推动现代交通取得新的发展。
从概念到资本的十年发展
eVTOL的技术基因可追溯至2010年初基于分布式电推进(DEP)的创新构想——通过在机身部署至少四台电动推进单元(EPU),由电池或氢燃料电池供电,实现垂直起降与水平巡航的双重能力。这种设计不仅通过冗余系统提升安全性,更以缩小推进器直径的方式将噪音降至65分贝以下,显著优于传统直升机的85分贝。2015年后,汽车产业电池技术的飞跃(能量密度从150Wh/kg提升至285Wh/ kg)与无人机飞控算法的成熟,推动eVTOL从理论走向实践:2017年,空客与西门子合作的City Airbus完成首飞,波音通过投资Wisk布局空中出租车赛道,而一家亚洲企业则以无人驾驶技术为突破口,于2019年实现相关机型的载人试飞。
资本对这一赛道的热情在2021年达到顶峰,全球eVTOL领域私募融资规模突破25亿美元,催生了从传统航空巨头(例如,巴航工业旗下Eve Air Mobility、现代汽车子公司Supernal)到科技新贵(Joby、Archer、Vertical Aerospace)的全阵营竞争。这种爆发式增长背后,是对城市交通困境的迫切回应——据麦肯锡测算,eVTOL可将城市中心30公里通勤时间从1小时压缩至10分钟,而运营成本仅为直升机的1/3。截至2025年,全球已有超过50家企业推出eVTOL原型机,专利申请量从2017年的近乎空白激增至2022年的600个专利族,形成覆盖动力系统、飞控算法、机身材料的完整技术矩阵。
商业化落地的监管门槛
2023~2024年,eVTOL产业遭遇“成长的烦恼”。德国两大先驱企业Lilium与Volocopter的破产,罗罗电动飞机部门的关闭,暴露出技术成熟度、认证周期与商业模式的多重瓶颈。从技术层面看,当前电池能量密度(285Wh/kg)仍无法满足150公里以上商业运营需求,而欧洲某厂商的机型在2024年的双电机故障事故,则凸显冗余系统设计的缺陷。更棘手的挑战来自适航认证——FAA虽于2024年底发布动力升力飞机专项法规,但Joby预计完成型号检查授权(TIA)仍需至2026年;EASA的SCE-19标准因涉及电推进系统特殊安全要求,认证周期普遍超过3年,远长于传统固定翼飞机。
成本高昂与公众认知壁垒进一步延缓商业化进程。eVTOL单架制造成本普遍超过1000万元,导致空中出租车单程票价高达1500元,是传统网约车的5倍以上。全球民调显示,66%的受访者对无人驾驶飞行器存在安全疑虑,即使票价降低30%也不愿尝试。空域管理则成为另一重枷锁——部分国家低空空域开放比例不足,而纽约等城市因直升机噪音争议已限制低空飞行,eVTOL若大规模运营需重构城市空域管理体系。为突破困局,企业纷纷采取“曲线救国”策略:Joby与Archer选择在阿联酋迪拜、阿布扎比先行建设垂直起降场(Vertiport),利用当地宽松政策积累运营经验,而一家飞行器制造商则凭借特定市场的“专项审定”机制,从提交申请到获得相关机型商业飞行批准仅用18个月,较传统流程缩短60%。
知识产权主导的未来竞争
在eVTOL这个全新赛道,知识产权正成为决定企业生死的战略武器。全球范围内,含“eVTOL”关键词的专利族已超过2000个,核心技术呈现高度碎片化分布:Joby持有327项专利,覆盖倾转旋翼控制算法;一家亚洲企业在无人驾驶系统领域布局近200项专利;赛峰则凭借电机认证构建起动力系统壁垒。这种技术分布特征催生了不同于传统民航业的竞争逻辑——在成熟航空市场,主流技术专利多已过期,而eVTOL领域的专利可能覆盖飞行控制、能源管理等基础技术,导致企业间不可避免地陷入“专利丛林”。
2024年Archer与波音旗下Wisk的商业秘密侵权纠纷(虽庭外和解),已预示未来专利战的潜在风险。更复杂的局面在于技术路径的重叠:部分企业在竞争对手专利公开前已锁定技术路线,可能面临侵权指控。例如,欧洲某厂商的倾转旋翼设计与Joby早期专利存在相似性,虽主张独立研发,仍需支付高额许可费。知识产权专家Jon Gilbert指出:“eVTOL市场的特殊性在于,初创企业与传统巨头直接竞争,且技术迭代速度远超民航业,这意味着专利诉讼与交叉授权将成为常态,具备清晰IP战略的企业才能在标准制定中占据主动。”
从交通工具到城市基础设施的革新
当Joby在迪拜国际机场建设垂直起降场,当一款无人驾驶飞行器在特定区域开通空中观光专线,eVTOL已超越交通工具范畴,成为重塑城市空间的基础设施。全球多个城市率先布局低空起降点,计划形成覆盖全城的“15分钟低空交通圈”,这种立体交通网络将使城市通勤半径从10公里扩展至50公里,直接影响房地产布局与产业园区规划。美国达美航空与Joby合作推出“航空+eVTOL”无缝换乘方案,乘客可从机场通过空中出租车直达市中心,将转机时间从2小时压缩至30分钟,颠覆传统航空枢纽的运营模式。
在能源与环境层面,eVTOL推动航空业向低碳转型。多个城市试点“光伏+储能+eVTOL”模式,利用机场屋顶光伏板为飞行器充电,实现全生命周期碳中和;波音与Zero Avia合作的氢燃料电池推进系统已完成试飞,为长航程eVTOL提供可持续解决方案。这种技术变革不仅改变出行方式,更将重塑航空产业链——传统航空发动机巨头如罗尔斯·罗伊斯虽关闭电动飞机部门,却转向为eVTOL提供氢燃料系统;汽车厂商如丰田通过5亿美元投资Joby,试图将电动车电池技术迁移至航空领域,形成跨产业技术融合。
在技术狂喜与理性管控间寻找平衡
从赛峰电机的认证突破到某款飞行器的商业首飞,从Joby的丰田注资到Archer的量产工厂,eVTOL产业正经历“泡沫破裂”与“价值重估”的关键转折。不可否认,电池能量密度的瓶颈、适航认证的严苛、公众认知的滞后仍是亟待突破的障碍,但技术创新的加速度与全球政策的支持力度,正推动这个新兴产业穿越“死亡谷”。当多个国家将低空经济纳入战略规划,当不同地区启动专项计划,我们看到的不仅是交通工具的升级,更是人类对三维空间利用的重新想象。
这场空中革命的最终成功,需要技术突破的狂喜与风险管控的理性并存——唯有在安全标准、成本控制与基础设施之间找到平衡,才能让eVTOL从少数人的尝试变为大众交通工具,真正书写交通文明的新篇章。正如莱特兄弟的“飞行者”一号开启民航时代,今天的eVTOL或许正在孕育下一个百年的出行范式,而此刻身处其中的每一次技术突破、每一轮政策调整、每一场商业博弈,都在为这场低空经济革命镌刻注脚。
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