eVTOL飞行汽车全面分析：六大应用，五大技术，2030空中出租车，2035私人飞行！

来源：史晨星时间：2022-12-12 17:36:26

一、市场

1．定义：飞行汽车陆空两用、eVTOL只能空用

飞行汽车的通俗定义是：既能在空中飞行也能像汽车那样在陆地上行驶，可以实现远距离载人的陆空两用交通工具，分为滑跑起降和垂直起降两种

(资料图)

eVTOL（ElectricVerticalTakeoffandLanding）电动垂直起降飞行器

1）电动（Electric）：传统的飞机、直升机整体上以燃油为主，eVTOL则是纯电动

2）垂直（Vertical）：大家平时坐的民用航空的客机基本上使用跑道，需要的空间比较大，垂直类的飞行器比如直升机、无人机、eVTOL则不同

3）起降（Takeoff and Landing）：指起飞和降落这两个动作

2．驱动力：高安全、低成本、低噪音、智能化

继汽车电动化之后，航空电动化可以带来四大优势：

1）高安全：与民航客机相同

eVTOL采用多电池、多电机驱动多旋翼，具有安全冗余，典型如六旋翼失效1～2个旋翼仍然能够正常降落，安全性相比传统直升机提升了 1000 倍，达到十亿分之一的安全水平，追平了民航客机

2）低成本：与出租车相近

eVTOL飞行速度快，而电价远远低于燃油价格，规模化运营后每公里价格 2～3 元，与出租车持平，比传统直升机低了100 倍

3）低噪音：比正常说话稍高，低于街道噪音

eVTOL没有发动机，噪音 65 分贝比正常说话稍高，低于街道噪音，城市内可以正常起降，比传统直升机低了100 倍

4）智能化：自动驾驶

eVTOL 在三维空间中运动，障碍更少，相比汽车可以更容易实现自动驾驶，中国民航局已经发布 13 个无人驾驶实验区，下图为零重力的首款全自动驾驶 eVTOL

3．应用：空中交通、载货、景区、公共服务、军警、家用

eVTOL应用众多，下面一一介绍

1）UAM：城市空中交通（Urban Air Mobility）

a．城市空中出租车

你在北京，从首都机场下飞机到海淀五道口的清华大学需要多长时间？

如果打车，30 公里路程，不堵车 1 小时，堵车 2 小时，费用 100～200 元

如果打eVTOL，20 公里直线距离，10 分钟到，费用 200 元

这不是天方夜谭，美国纽约航空公司（NewYorkAirways）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，中国东部通航在深圳广州也一直在运营，只是因为采用直升机价格太高坐的人少而已

b．城际通航

c．公务机

2）载货

在货运领域，特别是对时效性要求较高的生鲜、商务函件等，eVTOL将大概率首先替代一部分传统中短途航空和中短途卡车

3）景区空中游览

4）公共服务

相对传统直升机的成本、安全和噪音优势，用于城市消防、医疗救护、搜索救援、农林植保等公共服务领域

5）军警市场

a．军用市场

2020 年 2 月，美国空军正式启动“敏捷至上”（AgilityPrime）演示验证项目，探索航空业新兴的eVTOL电动垂直起降技术在特种作战、救援搜索、短距运输等军事任务中的应用可行性，JOBY乔比、Beta贝塔等多家美国eVTOL厂商已经参与

b．警用市场

2019年底，中国24个省市的公安机关建立了 40 航空警务队，配备警用直升机约 67 架，警航飞行员 100 多名

6）私人家用市场

eVTOL 批量应用后价格可下探到100万元，未来有可能以豪华车的价格打开2C市场

4．规模：2030 年 3000 亿美元，2040 年 1 万亿美元

根据 Morgan Stanley、德勤等预测，2040 年eVTOL市场全球规模将达到 1 万亿美元，其中 52％货运物流，46％城市载人，3％城际通航和军政市场

5．政策：美国60年代全面开放，中国2021年三省试点

美国在 60 年代就开放了3000米以下的空域，低空空域管理基本趋向民用化管理，eVTOL和直升机都可以在无限制空域（一般为G级空域）自由飞行2021年7月，湖南、江西、安徽成为中国低空改革试点省份，在3000米以下低空空域针对航空器监视通信覆盖、低空空域监管、低空空域运行管理等方面积累经验

二、技术

6．技术路线：多旋翼→复合翼→倾转翼→倾转涵道→飞行汽车

目前全球一共有超过 200 多家公司正在开发飞行汽车，按照技术路线分类：多旋翼 54 款、复合翼 35 款、倾旋翼 86 款、飞行汽车 41 款，下面一一介绍

1）多旋翼构型：30分钟，50公里

类似大疆无人机，有多个旋翼，没有机翼或有短机翼，飞行器巡航时也依靠推进器提供全部或部分升力，技术风险和研制难度较低

但多旋翼构型平飞时空气阻力较大，飞行效率较低，一般航时不超过30分钟，航程不超过50公里，使用场景相对有限

图｜Volocopter 旗下 18 旋翼结构eVTOL（来源：Volocopter 官网）

2）复合翼构型：风险中等，难度中等

有机翼，有独立的螺旋桨分别提供升力和巡航推力，技术风险中等，难度中等

复合翼飞行效率高于多旋翼，但升力和推力来源于不同的螺旋桨，意味着始终存在着效率浪费，达不到更高效率，速度也达不到最快

美国Beta贝塔公司旗下Alia－250采用的是复合翼构型

3）倾转翼构型：风险高，性能好

有机翼，由任一矢量推进器既提供垂直升力也提供水平巡航推力，旋翼可以根据需要调整方向，起飞阶段，旋翼像直升机螺旋桨那样提供升力，到了平飞阶段，旋翼可以向前倾转，提供向前的推力，升力则依靠固定机翼来解决

优点是重量较轻，推力较大，在速度和航程上都更有优势；劣势是复杂的机械设计、较高的控制难度，导致安全性较低

世界知名军用飞机V－22，绰号鱼鹰，采用的就是倾转旋翼构型，于20世纪80年代由美国波音公司和贝尔直升机公司联合研发，1989年3月19日首飞成功，经历长时间的测试、修改、验证工作后，于2006年11月16日进入美国空军服役，鱼鹰飞机现已累计生产了400余架，可由于操纵复杂，目前已发生了12起全损事故，造成了42人丧生，当然鱼鹰的双旋翼发动机结构没有现在的多旋翼电动结构安全性高

美国空军现行装备的倾转构型鱼鹰飞机MV－22

美国Joby乔比五座飞车4S采用的就是倾转旋翼构型

4）倾转涵道：未来技术，尚未成功验证

有机翼，无控制舵面，eVTOL的升力、推力、航向和姿态控制均由倾转涵道风扇提供

外观时尚酷炫，颇具科幻感，消除了开放性螺旋桨在安全方面的隐患

劣势是目前无控制舵面的完全矢量控制技术还未被任何传统飞机采用或者验证过

图｜Lilium 五座飞车的小型倾转涵道风扇设计（来源：Lilium 官网）

Bellwether领头羊旗下Volar飞车

5）飞行汽车：陆空两用，正在探索

飞行汽车FlyingCar，飞行是用来修饰汽车的，所以本质上还是个车，车加上机翼导致作为一辆车开起来很困难，固定翼的形态又导致飞起来很难

最大的困难是，飞行汽车要同时通过汽车认证和飞行器认证，目前还没有能做到的

如果说汽车是兽，飞行器是禽，飞行汽车是蝙蝠，eVTOL是禽，这是两种不同的生物

7．产业链：电池、电机、飞控、机体

上游供应商主要包括电池、电机、飞控、机体四大类，中游飞机制造，下游各场景应用

1）电池：能量密度、功率密度、充换电速度、循环次数

能量密度决定了飞行器航程的上限，目前 300Wh／Kg 能保证 200～300 公里航程

功率密度决定飞行器的载重量，垂直方向上起飞或降落时的功率需求是最大的

充换电速度决定航班的运行间隔

循环次数决定飞行器使用寿命

燃料电池是未来的可选项

2020年9月，世界首架氢燃料商用飞机在英国克兰菲尔德机场成功首飞

主要的航空电池厂商已经携手电动航空客户开始研发

2）电机：分布式推进系统DEP

eVTOL 的动力系统采用分布式推进系统DEP，Distributed Electric Propulsion），其动力冗余设计使得飞行器更加安全，DEP 系统可以用三倍于传统大发动机的效率达成和直升机相同的推力

优质供应商包括：国内 T－Motor，国外Pipistrel（已经有产品完成了适航认证），赛峰、罗罗、MagniX 等（相应产品在适航认证的进程中）

（左）德国飞行汽车公司 Lilium 的分布式电机推进系统设计渲染图与（右）航空发动机公司 Safran 的电机

3）飞控：感知、控制、决策

飞控系统是eVTOL的“大脑”，进行飞行器的感知、控制和决策，包括模型算法、软件、硬件、机电等，广义也包括通讯、导航系统等

下图是空客A350机型飞控系统示意图

中

自动驾驶系统在民航客机中已经应用，未来eVTOL也需要，Wisk、Volocopter、Vahana、亿航、零重力均在研发中

飞控供应商包括霍尼韦尔、泰雷兹、派克、昂际、边界、吉太、狮尾等

飞控代表：边界智控

边界智控由峰飞航空前CTO和顺丰科技无人机前负责人的翁海敏创立，为eVTOL主机厂提供电传飞控、综合航电和自动驾驶产品和解决方案，完成国内首个吨级eVTOL飞控系统自主研发并成功首飞，与慕尼黑工业大学共同研制客运eVTOL飞控系统，在欧洲获得载人飞行试飞许可

4）机体：总体气动布局、旋翼设计等

机体设计需要考虑整机空气动力学性能、旋翼桨叶设计等

8．适航：美国、欧洲、中国，TC＋PC＋AC

美国联邦航空管理局 FAA、欧洲航空安全局 EASA、中国民航局 CAAC 均有各自的适航要求，整体大同小异，目前 Joby 最快，预计 2024年取证

中国适航要求取得型号合格证TC、生产许可证PC、单机适航证AC，一般需要 2～5 年

三、产业

9．历史：飞行汽车 100 年，eVTOL 10 年

1917年，飞行汽车之父格林·卡蒂斯研制飞行汽车Autoplane，采用分体式设计，飞行部分与车辆部分可以分开，飞行的时候两者结合，地面行驶的时候只使用车辆部分

1949年，美国设计师MoultonTaylor研制Aerocar，1956 年获得由FAA前身美国民用航空局 CAA 适航证

2021 年，中国吉利集团旗下 Terrafugia 太力公司 TF－1 获得 FAA 轻型运动飞机 LSA 类特许适航证

2022 年，斯洛伐克Klein Vision克莱因视觉 AirCar 获得 EASA 适航证

2009 年，全球第一家 eVTOL 企业 JOBY 成立

2011 年，世界直升机巨头意大利 AugustWestland 提出 eVTOL 概念

2014 年，美国直升机国际协会（AmericanHelicopterAssociation，AHA）、美国航空宇航协会（AmericanInstituteofAeronauticsandAstronautics，AIAA）在弗吉尼亚大会上正式肯定了 eVTOL

2016 年，Uber 提出 Uber Elevate 城市空中出租车计划，引发全球 eVTOL浪潮

2021年，美国JOBY乔比、德国Lilium百合花、美国Archer弓箭手、英国Vertical Aerospace 垂直飞行空间先后上市

10．产业化：2025 特定场景，2030 空中出租车，2035 私人飞行汽车

我们认为，eVTOL、飞行汽车行业可能会经历如下三个阶段：

1）2025 年前后，首先开启货运物流、城际通航、机场通航、景区观光等固定航线运营，构型以多旋翼、复合翼、倾转翼为主

2024－2025 年期间，巴黎奥运会、大阪世博会将陆续举行

巴黎计划在2024年奥运会前开通两条专门的航线运送乘客，一条连接巴黎戴高乐机场和勒布尔热机场，另一条位于法国首都巴黎西南的两个郊区之间。Volocopter 2021 年在法国布尔歇机场首次试飞了其电动空中出租车，法国空客 2021 年推出了用作奥运会交通工具的4座eVTOL－－CityAirbusNextGen

日本大阪 2025 年开设定期航班，2030 年扩大航线，日本 SkyDrive、美国 Joby 计划在大阪世博会期间提供商用服务

各大公司计划 2025 年前后取证或商用

2）2030 年前后，逐步开启空中出租车服务，构型以复合翼、倾转翼、倾转涵道为主

3）2035 年前后，逐步开启私人家用市场，价格降到百万元级别，陆空两用飞行汽车规模应用

11．全球：五大四小，三分天下

中美欧都有各自庞大的市场和航空工业领域相对独立、完备的教育、科研、生产与供应链体系，特别是在军用航空工业领域尤其如此，未来产业布局将是中美欧厂商三足鼎立，全球市场三分天下

目前上市公司 5 家：美国 Joby、Archer、英国 Vertical、德国 Lilium、巴西 Eve

非上市独角兽 4 家：德国 Volocopter、美国 Beta、Wisk、Overair

美国 Joby：全球龙头

2009 年，美国Joby乔比成立于加州，专注城市载人和城际通航市场，2021年上市，2022年8月10日 S4 倾转旋翼获得美国空军“敏捷至上”项目合同 7500 万美元，预计 2024 年取证，现金储备 12 亿美元

美国 Archer：倾转龙头

2019 年美国Archer弓箭手成立，专注城市载人市场，2021年上市，2022年8月10日与美联航签订 200 架订单并收到 1000 万美元订金，2024 年取证，现金储备 7 亿美元

英国 Vertical：倾转龙头

2016 年，英国 Vertical Aerospace 垂直飞行空间成立，专注城市载人和城际通航市场， 2021 年上市，2022年7月15日拿到美国航空（AAL）、维珍航空、Avolon、Bristow、Iberojet 等 1350 架订单，2024 年取证运营，现金储备 1．45 亿英镑

德国 Lilium：倾转涵道龙头

德国Lilium百合花 2015 年成立于德国慕尼黑，2021年上市，2022年10月26日沙特航空签署 100 架订单，2024 年取证

巴西 EVE：复合翼龙头

2022 年，巴航工业旗下电动航空公司 EveHolding 上市，获得Azorra Aviation、FalkoRegionalAircraft、Republic Airways、SkyWest 等订单 1825 架，2024 年取证

德国 Volocopter：多旋翼龙头

2011 年 Volocopter 成立，已经在迪拜、新加坡、芬兰和德国完成试飞，2024 年取证，累计融资 7．6 亿美元，估值 17 亿美元

美国 Beta：复合翼龙头

2017 年美国 Beta 贝塔成立，专注于医疗行业人体器官移植运送、货运物流和城市载人，2022 年获得UPS Flight Forward、英国Bristo、爱尔兰 LCI 255 架订单，2025 年取证，估值14 亿美元

美国 Wisk：无人驾驶龙头2019 年，谷歌创始人拉瑞佩奇创立的小鹰KittyHawk和波音合资成立Wisk，波音注资 4．5 亿美元，倾转翼技术路线，全自主飞行

美国 Overair：慢速倾转大旋翼龙头

2019 年，韩国韩华与以色列Karem合资成立，2022 年融资1．45 亿美金，采用慢速倾转大旋翼技术，2026 年取证

12．中国：亿航、峰飞、沃兰特、吉利、时的、磐拓、小鹏、零重力