近日，在上海市政协举行的十三届三十五次常委会议上，上海市政协常委、人口资源环境建设委员会副主任、民航华东局原局长蒋怀宇表示，民航相关部门已着手推进电动垂直起降飞行器（eVTOL）的审定进程，目前正对适航标准进行调研评估，预计2024年有望在国内获批取证并展开试点。无独有偶，今年上海两会期间，也有政协委员提出eVTOL可以在上海浦东东站枢纽建设规划中先行先试。作为缓解地面交通拥堵的一种新型交通工具，eVTOL为打造新的立体交通体系提供了思路。

eVTOL是垂直起降的，从这个角度出发，可以把它理解为直升机，但两者并不完全相同。eVTOL采用新能源动力，相比传统直升机有成本低、噪声小、安全性高等优势，可在数百公里范围内提供便捷的低空客货载运服务，成为近年全球资本争相布局的新赛道。据不完全统计，全球正在研发的eVTOL项目有数百个，近50座城市考虑在交通系统中嵌入eVTOL。

当前eVTOL企业面临的主要挑战是什么？

电池功率密度不足，极大限制了eV?TOL的发展。飞行器对电池功率密度的需求远远超过汽车，而当下的电池技术源于汽车的电动化革命，还无法满足eV?TOL的发展需要。相关资料显示，在目前全球已上市的5家eVTOL主力厂商中，只有美国乔比公司生产的S4原型机单次可完成250公里的飞行，其余厂商产品的单次航程均未突破50公里。

美国密歇根大学和福特汽车公司合作开展的一项最新研究表明，在长途旅行（巡航阶段成为飞行中最主要的部分）中，eVTOL的能效最高；然而，对于较短的旅程（低于35公里），单乘客燃油汽车比单乘客eVTOL所消耗的能量更少，碳排放量也更低。这份研究成果于2019年4月9日发表在《自然通信》期刊上。也就是说，只有航程超过35公里，eVTOL的能源成本优势才能逐步凸显出来。这是当下eVTOL主力厂商普遍无法做到的。

eVTOL面临的第二个挑战是控制问题。这是一个长久以来的路线之争——选择自动驾驶还是人工驾驶？显然，以目前的自动驾驶技术，要想实现完全自动驾驶，还需要相当长的时间。在这种情况下，就必须加上飞行员的重量，使得eVTOL本就有限的载重量再次下降。

除上述核心技术性因素外，城市载人市场的监管束缚也是限制eVTOL企业的一大现实因素。eVTOL是新生事物，主要目标应用场景是在人口稠密的大城市或城市群内部。虽然从理论上说，分布式电力推进（DEP）等技术能有效提高eVTOL飞行的可靠性和安全性，但依旧缺乏实践检验。一旦其在人口稠密的城市失事，后果将是毁灭性的。按照通航飞行器的定义，eVTOL归属民航部门管辖，然而eVTOL飞行不通过机场塔台，又涉及地面交通部门的协同配合，很难对其实施监管。所以在发展初期，eVTOL只能应用在一些人流稀疏的场景当中，这显然和eVTOL的发展初衷是相悖的。

全球eVTOL的市场需求有多大？

参考各国GDP、共享汽车普及率、电动车普及率、自动驾驶普及率等指标，国际金融服务公司摩根士丹利在2021年发布的一份报告中，预测了2040年城市空中交通（UAM）市场的规模——1万亿美元。其中，共享出行、货运、短途航空是三大主要市场。eVTOL行业的国际分析师们还对市场作了进一步拆分，他们认为在1万亿美元的市场规模中，52%的份额属于货运物流，46%的份额属于城市载客，剩下的3%为城际通航等。

共享出行的核心逻辑是用eVTOL替代部分出租车与商业通勤直升机，最终使其成为一种既省时又经济的中短途出行方式。这意味着，在人口稠密的大型城市，eVTOL可被用作城市空中出租车或机场空中班车，它将大幅节省旅客出行时间，提高出行效率。目前已登陆全球资本市场的eVTOL主力厂商均提出了各自城市空中出租车上线运营的时间节点，但具体能否实现有待进一步观察。而运营具有固定航线的机场空中班车，可能是eVTOL厂商更容易切入的载客市场。以美国为例，纽约航空公司运营直升机连接华尔街、曼哈顿中城和周边机场已有30年之久，从纽约拉瓜迪亚机场到华尔街只需要5分钟，从曼哈顿中城飞往肯尼迪机场只需要10分钟。

在货运领域，eVTOL或将更早发力，替代一部分短途航空货运和中短途卡车货运来运输时效性要求高的生鲜、商务函件等。摩根士丹利预测，2035年eVTOL的平均有效载重会超过22公斤，2040年eVTOL的平均飞行速度将达到240公里/小时。基于这两个假设，摩根士丹利认为，2040年eVTOL的全球货运市场规模将达到1440亿美元，主要覆盖核心城市中央仓、郊区配送站点（前置舱）以及偏远地区的无人机配送站点。

由于短途飞行在当前的航空旅行总量中占比较小，且电池、电机技术难以获得突破性进展，eVTOL即使能够替代一些现有的短途航班，替代量也将非常有限。预测2040年eVTOL在这一领域的市场仅为50亿美元。如果eVTOL想扩大这一领域的市场，除非新型固态电池等革命性技术出现，把eVTOL的单次飞行距离扩展至805公里~1610公里。

综合来说，eVTOL确实提供了一种颇具未来感的空中出行方式，它垂直起降无需跑道，能够渗透到城市中心，进行点对点的交通运输。分布式电力推进技术和冗余电池组正在让eVTOL变得更加安全，全电力设计使其具备更强的价格竞争力。随着动力电池技术的提升，eVTOL还可以飞得更远，甚至在250公里的距离内代替汽车。

然而，目前全球还没有一家公司拿到全面的eVTOL适航认证，所有产品都处于试飞当中。eVTOL将经历漫长且艰巨的认证过程，至少要持续到2024年～2026年。真正在都市核心区飞起来之前，在货运等场景中先行替代直升机可能是eVTOL当前最可行的选择。（胡夕姮）

eVTOL产品介绍

■多旋翼构型

多旋翼构型eVTOL有多个旋翼，没有机翼或只有短机翼，飞行器巡航时依靠推进器提供全部或部分升力，这一构型的技术风险和研制难度较低。多个旋翼同时工作，大大提高了eVTOL的安全性，降低了运行维护成本和噪声。但是多旋翼构型在一定程度上沿袭了直升机飞行效率低的缺点，航程短、速度慢，如果无法在电池技术上实现更大突破，其未来的使用场景将较为局限。代表产品有德国沃洛科普特公司旗下的18旋翼结构eVTOL。

■复合翼构型

复合翼构型eVTOL有机翼和独立的螺旋桨，并分别提供升力和巡航推力。其采用了全新的分布式电力推进系统，同时最大限度地保留了传统固定翼飞机的特征，显著提高了安全特性。其以优良的技术性能、较快的研制速度、较低的研制风险和成本，成为当前大部分行业龙头公司的研发选择。代表产品有美国贝塔公司旗下的Alia-250型复合翼eVTOL。

■倾转构型

倾转构型eVTOL有机翼，由任一矢量推进器提供垂直升力和水平巡航推力，其技术类型包括倾转翼、倾转旋翼、倾转涵道等。其旋翼可以根据需要调整方向。在起飞阶段，旋翼像直升机螺旋桨一样提供升力；到了平飞阶段，旋翼会向前倾转，提供向前的推力，此时升力可依靠固定机翼解决。该构型重量轻、推力大，在速度和航程上均有优势。但因机械设计过于复杂，其精确度和可靠性较难保证，同时研制风险和成本也相应提高，需要较长的研制周期和适航认证过程。代表产品有美国乔比公司旗下的五座飞车4S。

■涵道风扇技术+完全矢量控制技术

德国百合花公司将涵道风扇与倾转机翼融为一体。其旗下原型机Lilium五座飞车取消了传统飞机的控制舵面，改由36个小尺寸涵道风扇提供升力与推力，控制航向与姿态。涵道风扇消除了开放式螺旋桨在安全方面的隐患，但该技术此前被广泛应用于高亚音速飞机，在中低速飞机上因在重量、成本、效率等方面存在劣势而鲜少使用。无控制舵面的完全矢量控制技术也未被任何传统飞机采用或验证，存在研制风险。此外，有业内专家认为，eVTOL装载过多高速旋转部件会导致耐久性变差，不利于维护。因此，该技术路线能否适应市场需要，有待进一步观察与研究。（《中国民航报》、中国民航网 胡夕姮）