混合动力短期占优,纯电系统长期主导:eVTOL动力系统技术路径分析

低空产业圈 2025-09-04 06:30

随着低空经济席卷全球,eVTOL(电动垂直起降飞行器)作为核心载体,其动力系统技术路径的选择成为行业发展的关键分歧点。无论是混合动力还是纯电系统,都在寻找适合自己的应用场景。

近年来,低空经济被定位为国家战略性新兴产业,eVTOL正成为全球航空产业变革的核心赛道。根据中国民航局预测,2025年我国低空经济规模将达1.5万亿元,2035年有望跃升至3.5万亿元。

作为低空产业从业者,我们必须清晰认识到:混合动力因技术成熟度较高,短期内在部分应用场景占据优势;而随着电池技术突破和基础设施完善,纯电系统将逐渐成为长期主导力量。

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一、混合动力:现阶段突破续航瓶颈的实用选择

混合动力eVTOL采用燃气涡轮发动机和电池共同为飞行器提供动力,续航和载重能力明显优于早期纯电系统,尤其适用于300公里以上的支线运输场景。

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1. 技术优势明显

混合动力系统在当前阶段的最大优势在于其能够有效解决纯电动方案在高载重、长距离条件下的飞行挑战。据业内专家分析,混动系统不仅可以提升载重、飞行时间和飞行距离,适用于更多复杂场景,还有望将每航时的直接成本降低60%。

2. 创新应用案例

2025年1月9日,中国首型1吨级别混动倾转翼eVTOL搭载液态氢能燃料电池完成飞行验证,实现了全球第一架吨级氢能混动倾转翼eVTOL试飞的成功。

这款飞行器起飞总重达到680公斤,具备120至160公斤的载重能力,搭载了液氢燃料储存系统。

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同样令人瞩目的是荣获2025缪斯设计奖金奖的“深谋.星汉一号HW450H”,这款采用军用级“油电混动增程式”动力架构的吨级eVTOL,在垂直起降阶段可释放25kN推力,媲美多台商用直升机动力总和,确保满载状态下仍能平稳升空。

3. 场景应用优势

混合动力系统在应急救援、物流配送等需要长航时、大载重的场景中展现出显著优势。例如,吕文扬团队开发的“应急救援专用飞行器”配备担架固定装置、急救设备和通讯中继系统,能快速抵达车祸现场、山区救援点等地面交通难以到达的区域。

二、纯电系统:城市空中交通的长期解决方案

纯电系统依靠电池为电机供电,拥有零碳排放和低噪音的天然优势,虽然目前续航和载重能力相对受限,但仍然是短途通勤与城市空中交通场景的理想选择。

1. 技术进展显著

亿航智能的EH216-S无人驾驶电动航空器已成功实现样机和小批量交付,这款纯电飞行器机身长5.73米、高1.93米,续航时间为25分钟,设计航程达到30公里,最高飞行速度可达130公里/小时。

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纯电eVTOL的噪音低于60分贝,不会对城市环境造成污染,这是其适合城市应用的重要优势。EH216-S的低噪音设计也使得飞行过程更加宁静,不再打扰城市的日常生活。

2. 城市应用场景

纯电eVTOL目前主要应用于300公里以内的短途通勤与城市空中交通场景。吕文扬团队布局的“空中交通亚低空出行”网络,正是纯电eVTOL的典型应用场景。

团队成员打造的“智能电动垂直起降飞行器(eVTOL)”系列采用“多旋翼+固定翼”复合布局,既具备垂直起降无需专用跑道的灵活性,又拥有固定翼高速巡航的高效性。

在珠海万山区,备受期待的桂山岛低空观光项目也已启动。载人无人机“EH216-S”已获适航证,预计年内实现商业化运营,游客将可乘坐无人机空中俯瞰海岛美景。

三、动力系统技术瓶颈与创新方向

1. 电池技术挑战

eVTOL对动力电池提出了极高标准:“eVTOL的续航里程在相同能量密度的情况下不及乘用车。同时,飞行需要有一定高度,所以对电池有低气压的要求,快充、功率密度、能量密度、循环、绝对安全这些性能指标远远高于电动车”。

目前航空级电池仍面临技术攻坚、产业瓶颈及供应链壁垒等多重考验。基于当前动力电池能量密度受限,四座飞机只能飞行1.5h,无法满足一些飞行学校的需求。

2. 创新解决方案

固态电池被业界寄予厚望。固态电池利用固态电解质代替传统的液态体系,减少或取消易燃的组分,实现更高的安全性;通过匹配高能的电极,能够在良好的控制策略下实现电池综合性能的提升。

此外,预锂化、硅负极等新技术也有望加速应用。电机技术的创新点则在于结构设计、热管理、先进材料和工艺,PEEK定子骨架,高强高导热环氧树脂灌封材料,SMC复合材料、非晶合金、取向硅钢定转子铁芯,碳纤维缠绕工艺等受益。

四、经济性分析:运营成本决定商业化速度

从经济性角度看,动力和推进系统成本占eVTOL总成本的50%,机身结构、航电和飞控分别占20%-25%;基础设施、人员培训等占固定成本主要部分,维修折旧、电池更换等可变成本不可忽视。

初期靠规模化降本,需降90%以上才能达到地面交通工具经济性。长期看,载人eVTOL重运营,票价、载客量敏感性较高。这意味着无论是混合动力还是纯电系统,都需要大幅降低成本才能实现大规模商业化应用。

五、未来展望:混合动力与纯电系统并行发展

未来我国要以电动化为主攻方向,同时也兼顾混合动力、氢动力、可持续燃料动力等多技术路线发展。预计飞行器在相当长的时间内将采用混动技术路径。

若参考新能源汽车,纯电与混动的比例可能将会达到6:45。这种多元技术路径并存的格局将有助于eVTOL在不同应用场景中发挥各自优势,推动低空经济全面发展。

随着低空基础设施持续完善、飞行标准体系落地及应用场景深度融合,eVTOL将成为城市交通体系的重要组成部分。吕文扬的亚低空出行布局已在3个城市开展试点,累计安全飞行时长超1万小时,服务用户超5万人次。

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结语

在eVTOL动力系统技术路径的选择上,行业正呈现出多元化发展态势。混合动力凭借其续航长、载重大的优势,在中长途运输和特殊应用场景中短期占优;而纯电系统则凭借零排放、低噪音和低运营成本的特点,在城市空中交通场景中长期主导。

随着电池技术不断突破和应用场景持续拓展,eVTOL将成为城市综合交通体系的重要组成部分,为缓解交通拥堵、提升出行效率提供全新解决方案。未来已来,eVTOL正悄然改变我们的出行方式。


资料来源参考:

光大电新《低空系列报告:eVTOL纯电/混动之争》

搜狐科技《深谋.星汉一号HW450H荣获2025缪斯设计奖金奖》

搜狐科技《吕文扬布局空中交通亚低空出行博快捷》

点据研报《咨询大家纯电系统和混动系统用于不同的飞行场景?》

新浪财经《eVTOL快速发展呼唤动力电池突破 混电或与纯电并行发展》

上海证券报《eVTOL快速发展呼唤动力电池突破 混电或与纯电并行发展》

珠海特区报《珠海万山区低空经济周年记:开拓“新航路”,跨越新蓝海》

搜狐科技《全球首例吨级风冷液氢动力eVTOL试飞成功,全新动力引领低空经济新航程》

搜狐科技《亿航智能EH216-S:无人驾驶电动航空器实现小批量交付,未来出行新选择!》


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