作者：追梦空天创始人 蔡文宽
在低空经济的政策引领下，eVTOL赛道发展火热、流量爆棚，但客观地看我们仍旧处在发展的早期阶段，技术验证只是热身、适航取证只是起跑，在这场时代长跑里，我们需要更加长期地去思考商业的本质与最终的格局，答案或许早已明晰，就写在新能源汽车近二十年的发展篇章中。目前已经或即将适航取证的多是纯电动机型（续航里程不超过200km），我们有理由相信，正如汽车产业一样混合动力将成为eVTOL商业化的一条重要出路，且将展现出持久的生命力，唯一需要揭晓的悬念：如果JOBY、亿航是空中交通的特斯拉，谁又会成为比亚迪、理想和问界？
汽车行业的借鉴思考
2018年10月，理想汽车发布了增程式SUV理想ONE，定位为“没有里程焦虑的电动车”，成为最畅销的车型之一（衍生的L系列车型在2023年销售额突破千亿）。2021年以来，诸多车企涌入增程式的赛道，赛力斯与华为合作推出增程式车型问界系列；东风岚图、长安深蓝、零跑、哪吒等品牌也同时布局纯电与增程路线。
反观eVTOL赛道，如果说适航认证是进入市场的基本门槛，性能、体验等产品力才是决定市场成败的核心关键。结合电池技术发展趋势，在5年内推向市场的纯电eVTOL续航里程将难以超过300km（快充/换电等基础设施也尚待完善），这将是我们不得不直面的痛点问题。
只有真正解决用户需求，才能得到市场认可、经受时间检验。正如对电动汽车发展初期的扶持一样，我们相信，大量的政策补贴和政府采购会推动各家简单构型、较短航程的产品投入使用，在各个细分场景开花结果，但要追求万亿规模的市场经济，一切终将回归商业的本质。
混动eVTOL的发展现状
近年来，混合动力技术在民用领域获得了足够的资金支持，兆瓦级电机、热管理、实验验证等关键技术上取得突破性进展，多个型号产品进入试飞阶段，并有望在近两年内获得适航认证；在军用领域，以美国NASA和空军实验室为代表的各国军方力量积极布局混合电推进系统发展，多个型号完成首飞。
（一）国外发展现状
通用电气、霍尼韦尔、雷神、赛峰等核心供应商均已深耕多年，VerdeGo等初创公司开始崭露头角。本田、贝尔、西科斯基等知名主机厂正在不断开发和完善新机型，Elroy Air等初创公司在军方支持下已经率先进行了多轮测试与迭代。纯电eVTOL头部企业JOBY通过收购一家氢能航空公司，也已进行提前布局。
【Joby】2024年7月11日，美国电动航空上市公司Joby宣布氢电版的S4 eVTOL验证机在6月底的测试中一次性飞行了523英里（约841公里）。据介绍，该验证机集成了液态氢燃料箱和燃料电池系统，搭载了40公斤液氢，降落时还剩余10%。
【霍尼韦尔】2022年6月，宣布完成了兆瓦级涡轮发电机的地面测试，将用于eVTOL等电推进飞机。此前霍尼韦尔在2019年美国直升机展上还展示了一种混合动力系统，该系统由HTS900涡轴发动机驱动两台200kW的发电机，用于DARPA的X-Plane电动垂起项目。
【本田】2021年9月，发布规划将利用eVTOL建设综合性立体交通生态体系，将于2025年首飞，2030年前取得适航证。该公司表示：根据市场调研，eVTOL 的最大需求场景是400公里的城际交通，目前锂电池能量密度还不足以达到这个航程，因此计划采用混动电推。
【Elroy Air】2023年11月完成Chaparral C1机型的首飞，这款全自主的混合动力 eVTOL 货运飞机，采用自研的混合动力系统，航程可达300英里（约483公里），有效负载300磅（136公斤）。该公司先后拿到包括“敏捷至上”项目在内的多个军方合同，累计融资近1亿美元，投资方包括洛克希德马丁等。
（二）国内发展简况
航发集团、应流股份、宗申动力、鸿鹏航空等在60-120KW级方面完成了混动系统相关测试/试飞，在200-1000kw级方面开展了方案设计、样机试制与台架测试工作。清华大学与追梦空天科技基于30KW级、70KW级的混动系统，完成了吨级eVTOL的原理验证和飞行试验，同步正在开发基于400-1000KW级的5-7座客运飞机。北京理工大学等其他科研院所和企业也进行了多年的研究探索，成果丰硕。
混动eVTOL的技术特点
混动技术包括串联、并联和混联三种方案架构，鉴于eVTOL主要采用分布式电动推进，为实现发动机与飞控、推进的解耦，串联式混动暨增程方案更加简单、可靠。
（一）性能指标
当前电池单体电芯的能量密度最高水平在300 Wh/kg左右，难以满足eVTOL独特的任务剖面以及苛刻的运行环境的要求。《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》指出：要加快布局新能源通用航空动力技术和装备，推动 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产，实现 500Wh/kg 级航空锂电池产品应用验证；开展 400kW 以下混合推进系统研制。
燃料能量密度在12000Wh/kg，是电池的近40倍，考虑到发电系统的能量转换效率和重量负担分摊，燃料的有效比能量仍然是电池4-6倍。以JOBY S4为例，如采用涡电增程方案，航程可从250公里提升至1000公里左右；如采用氢燃料电池增程方案，航程可提升至500公里以上。
相比于燃油动力的机械传动输出，尽管串联混合动力系统在发电、供电和电驱动等环节存在一定的功率损失和重量代价，但发动机不直接提供推进功率，与飞机功率需求解耦，可以始终保持在最佳的工作区域内稳定运行，因此具有良好的经济性和排放指标，且省去了相关附件和传动装置的装量，总得来看利显著大于弊。
（二）关键技术
发电机、电动机及控制器的技术水平是影响增程发电系统功重比的核心要素。以400KW级为例，原动力即涡轴发动机的功重比在3-4kw/kg之间，考虑发电机、电动机及控制器重量后系统整体功重比约1.5-2kw/kg。这方面有巨大提升空间，后续通过更高效电磁设计、散热措施和更高转速有望将系统功重比提升50%甚至更高。
作为复杂的多学科问题，混动系统的总体优化设计和能量管理策略是决定飞行器性能水平的关键。需要从飞行器典型剖面出发对动力系统的设计进行需求分解，再从动力系统设计的功能、性能和安全性角度出发，搭建完整的飞行器构型、重量、功耗计算模型，实现架构设计、重量集成、功耗需求、控制策略等分析能力。
相比纯电动飞行器，混动系统中采用的发动机在散热、减震、降噪等方面给飞行器设计也带来了一定挑战，这方面相比传统燃油动力、机械传动有更好的表现，但考虑未来人员乘坐的体验感和城市上空运行的洁净度，仍需要进行不断的迭代优化。
混动eVTOL的市场前景
混动eVTOL可以实现更高速度、更远航程、更快补能，且对地面基础设施的依赖极小，不仅能在商业化初期快速投入实际使用，也将会在未来的成熟市场保持独特的竞争优势。
初期，可以广泛运用于中远距离物流、人道主义救援和军事物资补给等用途。此外，对于海岛、山地、沙漠（如东南亚、中国西北）以及经济欠发达地区，还可以快速构建较低基建成本的物流体系。
中期，基于涡电的5-6座客运飞机将能满足50-400km半径城市圈出行这一核心需求，其速度有望超越300km/h，这一进程可能比城市内部空中出行来得更快。
远期，随着电机/发电机功率密度的不断提升，采用更大功率级、更高功重比的涡轴/涡扇动力，我们将会实现更大吨位的eVTOL，其速度将进一步提升至600km/h甚至更高，实现对空中交通体系的进一步颠覆。
追梦空天-混动eVTOL的国内领跑者
追梦空天科技是国内领先的eVTOL（电动垂直起降）整机研发企业，由清华大学技术领衔，航空工业主机团队进行工程转化和市场推广。
现有团队规模60余人，其中技术人员达80%，核心技术团队深度参与国家两机专项中航空混动增程器相关项目，同时，团队兼具航空、电动汽车、无人机和机器人等行业背景。
公司以混合电动推进、倾转旋翼构型、一体飞推控制和智能无人系统等为核心技术，近期瞄准国家装备建设急需，率先推出国内首型吨级混动倾转旋翼无人机，设计巡航里程1000KM，填补国内型谱空白，已于2024年二季度实现全尺寸工程样机一阶段试飞，预计于2025年批量生产交付；同时面向城市空中交通这一万亿级市场机遇，将逐步推出安全、环保、经济、便捷的五座级客运垂直起降飞机，以行业领先的混动+倾转方案，大幅提高出行效率，解决里程焦虑，引领航空产业革新，成为世界一流航空科技企业。
