分水岭将至:2024年全球电动航空发展回顾

科技   2025-01-06 21:38   北京  

在过去的2024年里,中国低空经济蓬勃发展,欧美eVTOL企业加快推进适航取证和商业运营,全球电动航空产业不断取得新成就,但暴露出的问题也日益凸显。回望过去,放眼未来,2025年可能是各家企业交出“答卷”的成败之年。

EH216-S无人驾驶载人eVTOL航空器在亿航智能与长安汽车战略合作签署仪式现场进行飞行,EH216-F消防版和EH216-L物流版无人驾驶航空器在现场进行展示,图源/亿航智能
在低空经济的加持下,我国eVTOL和无人机产业在2024年迎来了高速发展。但对于全球电动航空业来说,2024年是喜忧参半的一年,有些人庆幸年初定下的目标顺利实现,有些人则感叹曾经的行业警告不幸应验。美国的头部企业依然在稳步向前,而欧洲的同行们有些正陷入窘境。2025年是检验全球制造业发展成果的关键之年。美国、德国和中国在2010年之后相继提出了工业互联网、工业4.0以及中国制造2025概念。时至今日,是时候交出一份制造业发展的“中期答卷”了。各国在电动航空领域的进步与成长,也是国家制造业整体发展的一个缩影。

国内发展回顾

1. eVTOL适航取证稳步推进

2024年,我国多家初创企业在eVTOL领域开展了广泛探索,亿航EH216-S获颁型号合格证(TC)、单机适航证(PC)和生产许可证(AC),三证均为全球首张,实现了“从0到1”的突破。2024年7月,中国民航局正式受理了合肥合翼航空递交的运营合格证(OC)申请。获得运营合格证后,合翼航空可以开展EH216-S航空器的商业运营。截至目前,我国另有6型eVTOL的TC申请获得受理,包括2022年受理的沃飞长空AE200倾转旋翼型,2023年受理的沃兰特VE25-100复合翼型、时的E20倾转旋翼型,2024年受理的小鹏汇天“陆地航母”多旋翼型、峰飞“盛世龙”复合翼型和零重力ZG-ONE多旋翼型。我国eVTOL航空器的适航工作持续推进,正在实现“从1到10”的跃升。

中国民航局向亿航智能颁发EH216-S生产许可证
2. 全倾转旋翼构型取得突破
全倾转旋翼构型是eVTOL行业中门槛较高、技术相对复杂的一种技术方案。目前仅有以美国Joby公司Joby S4-1型为首的少量型号完成了样机制造与试飞。美国Archer公司Midnight以及我国沃飞长空AE200、时的E20等型号均为部分倾转构型。2024年12月,我国有两型全尺寸全倾转旋翼eVTOL完成了总装下线和首飞测试——华羽先翔MARK1和蔚蓝空间“云帆-2”eVTOL航空器,实现了技术发展的里程碑。全倾转旋翼可以全部提供升力或巡航推力,动力单元可复用,具有载重比更高、飞行速度更快、理论航程更大等特点,在城市空中交通、应急救援等场景中具有更强的竞争力。但缺点也同样突出,额外增加了倾转机械结构和控制组件,飞控难度增加,对航空器整体设计的要求更高。
华羽先翔MARK1(左)和蔚蓝空间“云帆-2”eVTOL航空器(右)
3. 支线货运无人机加快推进商业化
支线货运无人机在我国的市场需求日益明确。随着低空经济逐渐受到商业市场的关注和无人机制造技术的发展,我国各家企业竞相发力,推出了多款吨级支线货运无人机。其中大多数采用传统发动机动力方案,少部分选择了涡轮电混合动力,纯电动力或氢燃料电池方案受限于技术发展水平以及电池价格等因素,仍处于探索阶段。2024年6月至今,国内有多款新产品推出或实现首飞。例如中航西飞HH-100货运无人机,采用传统动力,商载700kg,设计航程520km,飞行速度300km/h;白鲸航线W5000货运无人机,采用传统动力,商载5吨,设计航程2600km;翊飞航空ES1000货运无人机,采用涡轮电混合动力,商载1.5吨,设计航程1200km。低成本、高时效性是货运无人机的核心优势,我国制造企业正在加速推动货运无人机的商业落地。
中航西飞HH-100(左)和白鲸航线W5000货运无人机(右)
4. 分体式飞行汽车开创新发展方向
飞行汽车作为一种独特的产品类型受到了市场的格外关注,尤其是来自汽车行业的参与者对其尤为追捧。飞行汽车被定义为同时具备在地面行驶和空中飞行能力的一种航空器,早期的飞行汽车大多采用传统燃油动力和可折叠机翼,近些年随着电池、电机、飞控等技术的发展,飞行汽车开始广泛采用垂直起降方案。但无论技术如何发展,飞行汽车的安全认证和商业化推广仍困难重重,导致其长期以来一直是兜售“概念”的橱窗展品。
随着城市空中交通(UAM)、先进空中交通(AAM)等概念在欧美国家兴起,我国也将低空经济作为发展新质生产力的重要方向,多家汽车企业开始将注意力放到飞行汽车这一结合了航空器与车辆双重属性的跨界产品上。分体式飞行汽车作为新方案被提出,飞行舱在起飞后和汽车底盘分离,任务结束后再降落到汽车底盘上。2023年6月,广汽推出的飞行汽车GOVE是我国首款分体式飞行汽车,飞行舱采用了6轴+12桨的多旋翼布局。2024年10月,奇瑞发布了一款新型分体式飞行汽车,飞行舱采用复合翼构型,可以在引导装置的协助下重新降落到汽车底盘上。
广汽GOVE(左)和奇瑞分体式飞行汽车(右)
分体式飞行汽车将飞行舱与汽车底盘分离,极大减少了起飞重量,是飞行汽车产品向商业化迈进的重要创新。在此之上,我国汽车企业从“汽车产品思维”的角度也进行了其他的大胆尝试,例如小鹏汇天推出的“陆地航母”分体式飞行汽车,汽车部分既是机舱、起降平台也是充电站, eVTOL航空器几乎与汽车完全独立。汽车行驶到指定地点后将eVTOL航空器推到地面,完成飞行任务后再收回。小鹏汇天“陆地航母”计划在2025年10月取得型号合格证,2026年上半年正式量产交付。“陆地航母”是一种全新的产品形态,如果该产品能够顺利完成取证并得到市场的认可,在低空经济甚至整个航空产业发展中都将具有划时代意义。

小鹏汇天“陆地航母”分体式飞行汽车

国外发展回顾

1. 美国和欧洲的eVTOL产业逐渐拉开差距
随着欧美国家首批eVTOL航空器预计在2025年底完成适航取证,大西洋两岸的初创企业似乎正在走向不同的方向。在过去的一年里,eVTOL初创企业在日益紧张的资本市场中越来越难以筹集资金,但Joby、Archer和Beta三家美国头部企业仍在近期融资了数亿美元。8月,Archer获得了一笔2.3亿美元的私募股权投资;10月,Beta获得超过3亿美元的C轮融资;Joby和Archer分别与斯特兰蒂斯和丰田汽车公司达成协议,在未来数年内追加数亿美元的投资。融资的成功使得三家美国初创企业获得了充足的现金流,经营状况整体良好。在此基础上,这三家企业稳步推进大规模生产和适航取证计划。Beta计划在2025年底完成电动常规起降飞机的适航取证,2026年完成eVTOL适航取证,佛蒙特州工厂已于2023年底开业,预计年产量300架;Archer和Joby则计划在2025年底前在阿联酋开展eVTOL客运业务,Archer乔治亚州工厂和Joby俄亥俄州工厂预计在2025年初开业,理论年产量分别为650架和500架。

Archer在阿联酋首都阿布扎比
2. 进行飞行演示
在大西洋的另一侧,欧洲国家的电动航空企业日子并不好过,三家头部初创企业Lilium、Volocopter和垂直宇航均陷入了困境。德国Lilium公司自2017年以来筹集了超过14亿美元,但在最后一次获得政府贷款担保失败后,该公司于10月申请破产。虽然Lilium在12月25日又找到了新的投资者起死回生,给行业表演了一次“圣诞奇迹”,其面临的根本性问题仍未得到解决,即产品研发的难产和性能水平的不达标。在本轮投资用光之后,Lilium还能再次上演“圣诞奇迹吗”?另一家德国初创企业Volocopter也步其后尘,在现金储备耗尽,政府资助遭到拒绝后于12月30日宣布破产。不过有Lilium“仰卧起坐”的案例在前,Volocopter的命运仍然存在变数。该公司计划在破产程序期间继续业务运作,同时寻求额外融资。曾有消息称,吉利汽车公司考虑以低于1亿美元的估值收购Volocopter多达85%的股份。

Volocopter在2024年的最后几天宣布破产
另一方面,英国垂直宇航公司11月宣布获得了5000万美元新融资,现金流可以维持到2025年底,但代价却是公司极低水平的日常研发支出。垂直宇航计划在2028年获得适航取证,推进适航工作就势必加大资金投入,进而导致现金流的快速耗尽,而如果不推进适航工作又难以获得新一轮的融资,垂直宇航似乎已经陷入了死循环之中,它的未来可能会十分艰难。

垂直宇航在11月获得了5000 万美元的新资金
与此同时,巴航工业子公司Eve Air Mobility计划在2025年初完成eVTOL首飞。该公司在2024年上半年通过股本筹集了9600万美元资金,下半年从巴西国家开发银行和花旗银行获得了近1.74亿美元的银行贷款,旗下圣保罗陶贝特工厂eVTOL年产量预计为120架。但Eve的整体研发进展较为缓慢,如果2025年初不能按期完成首飞,其在2026年实现适航取证的计划将十分渺茫。同样活跃在电动航空领域的还有韩国现代集团旗下Supernal公司和日本初创企业SkyDrive。2024年8月,SkyDrive宣布在C轮融资中筹集到80亿日元,并提出在2025年大阪世博会之后开展大阪地区的eVTOL商业运营。

SkyDrive和大阪地铁公布的未来eVTOL网络计划
根据SMG咨询公司的预测,一架eVTOL从设计到完成适航取证的研发投入在10亿美元以上,并非所有的初创企业都能筹集到如此巨量的资金。在当前的全球经济环境下,稀缺的资本投资更愿意向美国市场的头部企业集中,因为这意味着更低的风险和更高的投资回报率。如果没有足够强大的背景,欧洲等地区的初创企业可能会越来越艰难。2025年,电动航空舞台上玩家之间的差距还会进一步扩大,美国有可能在未来几年完全超过欧洲的eVTOL行业。
2. 美空军“敏捷至上”项目转向混合动力研究
自2020年启动以来,美空军“敏捷至上”(Agility Prime)项目已经走过了五个年头。2024年12月,“敏捷至上”项目负责人Jonathan Gilbert公开表示,“敏捷至上”项目将进行重大战略转变,未来的研究重点会转向混合动力航空器。Jonathan Gilbert承认,纯电eVTOL的航程不足以支撑其在广阔区域执行任务。
“敏捷至上”项目打算借助现有的纯电eVTOL型号开发混合动力版本。作为“敏捷至上”项目的重要参与者,美国Archer和Beta公司在12月表示将开发用于军事用途的混合动力eVTOL航空器,航程有望超过800km。Joby公司早在7月份就完成了氢燃料电池版本Joby S4航空器的试飞。“敏捷至上”项目的战略转变,一个可能原因是美空军认为航空电池技术在短期内难以达到预期性能要求。尽管NASA和美国能源部正在推进的航空动力电池项目目标是500Wh/kg以及1000Wh/kg的能量密度,但后者可能要到2030年之后才有机会实现。

Beta测试ALIA eVTOL航空器的混动版本

2025年展望

与欧美国家的同行相比,我国电动航空企业可以享受到电动汽车(EV)和无人机(UAV)产业建立起的强大供应链体系和技术优势。我国的无人机产业在全球占据了主导地位,电动汽车产业也取得了举世瞩目的成就,极大促进了电池、电机、飞控等关键技术的进步。小鹏、吉利、奇瑞等汽车企业直接或间接参与到电动航空产品的研发中,为行业的发展注入活力。根据SMG咨询公司等国外机构的预测,我国单个型号eVTOL的全周期开发成本约为10亿人民币(1.4亿美元),而这一数字在欧美国家要到10亿美元以上,我国的开发成本仅为外国同行的七分之一,具有较强的时间和成本优势。
我国庞大的市场需求提供了足够的内需动力,低空经济产业的后发优势明显,尤其是在航空物流配送、城市空中交通等新兴领域具有全球独一无二的市场需求。货运业务可能是未来一段时间内增长最快的应用方向,在布满河流、岛屿的东部沿海地区以及广袤的中西部地区,各种类型的无人货运航空器有着广阔的市场空间。
我国在国家和地方层面高度重视低空经济的发展,各地方政府出台了许多实质性的激励政策。据不完全统计,从2022年至今,全国各地共出台低空经济直接相关政策文件近160部。以深圳市为例,目前在市辖区内已规划了三个低空经济研发基地,八个无人测试场/飞行试验区,目标到2025年商用低空航空器同时在空1000架以上,低空商业航线突破1000条。
在政策、市场、供应链、技术等多重优势的加持下,我国eVTOL、货运无人机等电动航空器的发展逐渐提速,2025年有望迈向新的高度。但我们也应注意到,电动航空的发展目前仍以无人应用场景为主,载人空中飞行尚不完全成熟,尤其是城市空域的开放和适航取证需要更多时间,我们畅想中的城市空中交通未来图景至少要到2028年之后才有可能迈向现实。

来源 I 民机战略观察

作者 I 中国航空工业发展研究中心 纪宇晗
▌声明:空天界登载此文出于传递更多信息之目的,文章内容仅供参考。最近微信平台推荐机制调整了,没有标星的朋友们可能会错过空天界的推送或是看不到封面,欢迎新老朋友给【空天界】点个星标,以免错过更多精彩!

空天界
空天界,服务20万亿空天产业决策者圈层,精选数据报告及重点案例。专注航空航天领域产业分析和创投案例,建设权威高效的产业双创平台,传播航空航天产业链新科技、新模式、新品牌。
 最新文章