万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道

近日,工信部等四部门印发《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》(以下简称《纲要》)。《纲要》提出,到2035年计划建立完整、先进和安全的绿色航空制造体系,新能源航空器将成为发展主流。其中,关于电动垂直起降航空器(eVTOL)(通俗称为“飞行汽车”)的一系列规划引发市场关注。

城市、跨城交通压力大 构建综合立体交通网络

 

万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道

 

当前,汽车保有量增速远远高于城市道路资源建设。据公安部统计,2023年1-9月全国汽车保有量为3.3亿辆,较去年同期增加1500万辆,城市发展面临交通拥堵和排放治理困难,构建综合立体交通网络势在必行。2021年初,国务院印发了《国家综合立体交通网规划纲要》,明确指出要加快建设交通强国,计划到2035年基本建成现代化高质量国家综合立体交通网,构建城市群内部快速空中交通网络。

现阶段,城市内部的交通拥堵加剧,特别是特大城市和超大城市,根据《2023年度中国主要城市通勤监测报告》显示,北京、天津和上海等超大城市的45分钟通勤比重均低于80%。作为报告监测的关键指标之一,80%通勤者45分钟可达是城市运行效率和居民生活品质的衡量标准,也是改善城市人居环境的重要目标。不难发现,国内大城市的人居环境堪忧,亟待改善。

此外,城际交通效率不高,也深深困扰着数量与日俱增的跨城通勤者。孚能科技CEO王瑀近期在某论坛上表示,到2030年,预计全球大约60%的人口将居住在郊区,届时道路交通的发展将难以满足人们的出行需求。以北京为例,随着北京城市化进程的推进,常住人口逐步向环京地区(北三县、廊坊市区、固安、涿州)聚集。据统计,2022年约有33万通勤者住在环京地区,每天跨城上下班耗时平均在2小时左右。此外,随着京津冀一体化深入,北京与天津之间的跨城通勤也很普遍。虽然两城之间有高铁相连,但下高铁后,还需要在城市内乘地铁或公交车周转。有居住在天津的网友称,自己在北京工作,每天需要在两地之间往返,平均通勤时间4个小时,每月光通勤费用就超过2000元。

种种迹象表明,尽管目前的出行工具有很多,诸如私家车、公交车、地铁、高铁、飞机等,但在可预见的未来,城市拥堵和跨城交通效率低等问题仍将持续加剧,对于新型的交通出行工具和立体交通网的需求已箭在弦上。

国家释放积极信号 空域交通迎来发展机遇

万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道

 

 

万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道

 

随着国家大力推动综合立体交通网发展,出行立体化将成为未来交通新趋势,通过空间立体化布局、交通换乘枢纽化以及载人工具的多栖化,来最大化拓展城市交通空间。早在2021年,交通运输部、科技部联合印发的《交通领域科技创新中长期发展规划纲要(2021-2035年)》中就明确提出部署飞行汽车研发、突破飞行器与汽车融合、飞行与地面行驶自由切换等技术。此次《纲要》的发布,进一步明确了“飞行汽车”商业化的时间表,以及一系列亟待解决的重点技术难题,对于相关产业发展释放出积极信号。

根据纲要规划,到2025年,电动垂直起降航空器(eVTOL)实现试点运行;到2035年,建成具有完整性、先进性、安全性的绿色航空制造体系。此外,《纲要》还提到,面向城市空运、应急救援、物流运输等应用场景,加快电动垂直起降航空器(eVTOL)等创新产品应用。鼓励开展绿色航空示范运营,推动轻小型固定翼电动飞机、电动垂直起降航空器(eVTOL)实现商业运营。同时,要加快将电动垂直起降航空器(eVTOL)融入综合立体交通网络,鼓励珠三角、长三角、环渤海、成渝等优势地区,设立低空经济示范区,开展电动垂直起降航空器(eVTOL)商业示范运营,这无疑从政策层面加大了对“飞行汽车”的布局。

另外,《纲要》除了对“飞行汽车”的发展指明方向外,对于配套的动力电池技术也提出了相关要求。《纲要》提出,要突破高能量密度锂电池、高比功率氢燃料电池、高效率电推进系统等关键技术,满足飞行汽车等要求的400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产,500Wh/kg级产品小规模验证。

据山东省电池工业协会顾问谢瑜忠介绍,按照常规情况计算,当动力电池能量密度为200Wh/kg时,飞行汽车续航200公里所需配备电池容量为537kWh,相当于要配备2.5吨重量的锂电池。这显然是不现实的,要知道像小鹏汇天等“飞行汽车”的自重也才1.8吨。而按照《纲要》的要求,动力电池能量密度为400Wh/kg时电池自重在500公斤左右。虽然现阶段电池技术距离达到这样的水平还有一定距离,不过宁德时代创新研发的凝聚态电池带来希望。据宁德时代官网宣称,这种电池单体能量密度可高达500Wh/kg,按照规划,车规级凝聚态电池将在2023年实现量产,而航空级的电池想必也不会太远了。

竞逐新赛道 规划布局把握先机

万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道

 

 

万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道

 

小鹏汇天一体式飞行汽车(图片来源于小鹏汇天官方微博)

综合立体交通网络发展,为载人工具运用提供了新的技术空间和技术需求,电动垂直起降航空器(eVTOL),即“飞行汽车”受到资本的持续关注与追捧,据摩根士丹利预测,未来全球城市空中交通市场(UAM)规模将达到1.5万亿美元,显然又是一片前景广阔的新蓝海。

虽然现阶段国内低空领域的开放尚无明确的时间表,但此前四川、湖南、江西、安徽已先后开启了低空空域管理改革试点。其中,湖南省已经发布了全国第一个低空空域协同运行办法,以及实施了全国第一部低空空域划设方案。而深圳日前也发布了《深圳市关于支持低空经济高质量发展的若干措施(征求意见稿)》,其中将飞行汽车作为布局重点。同时,深圳-珠海往返eVTOL航线有望于近期首飞,届时只需要15分钟就能够从深圳到珠海。

在低空经济发展稳步推进的当下,对于“飞行汽车”这个新赛道需要企业提前做好布局,未来低空领域政策一旦放开,才有可能在这片新蓝海中抢占先机。

从全球范围内来看,目前在“飞行汽车”领域着手布局的主要有三类企业,一类是传统的航空制造企业,如波音、空客等,它们在飞行器制造方面具备成熟的技术和丰富的经验,在市场中优势明显;另一类是初创公司和科技企业,如马斯克投资的Alef Aeronautics、德国的Lilium jet以及国内的亿航智能等,这些企业在创新技术方面占据一定优势;还有就是传统汽车企业,如奥迪、丰田、广汽、吉利和小鹏汽车等,其中吉利和小鹏汽车分别通过投资沃飞长空和小鹏汇天来积极布局。2023年1月,小鹏汇天旅航者X2获得了中国民用航空中南地区管理局颁发的特许飞行证,成为国内首款提出申请并成功获批的有人驾驶eVTOL产品。而吉利科技集团旗下的沃飞长空推出的AE200纯电动垂直起降飞行器(eVTOL)也已经完成首飞,并收获华龙航空100架的意向采购订单。

 

万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道
万亿蓝海 飞行汽车定义未来交通出行新赛道

 

Alef Aeronautics公司推出的Model A(图片来源于外网)

从技术层面来看,布局“飞行汽车”需要从几个主要领域入手:飞行汽车结构设计、驱动技术(纯电/混动系统)、空气动力学技术、智能驾驶技术(包括智能驾驶舱)。

从结构设计来看,目前市场主流的技术路线分为两种,简单来说,就是只具备飞行功能的和既能空中飞行又可以陆地行驶两种方案。马斯克投资的Alef Aeronautics公司推出的Model A属于后一种方案。

驱动技术分为三类,纯电/混动系统技术、高功率密度盘式电机技术和分布式驱动技术。其中,纯电动力可以实现能源的清洁化、低碳化;混动系统技术可以起到增程作用,能够帮助“飞行汽车”实现长里程行驶。而分布式驱动技术包括了地面行驶和飞行模块的分布式驱动,通过构型模块的重构,优化气动布局,实现“飞行汽车”更高的驱动效率与更强的机动性能。

此外,对于能够在空中飞行的“飞行汽车”而言,空气动力学技术也是必不可少的研究方向,包括气动力学、高效旋翼与航道设计以及飞行综合控制,确保“飞行汽车”在使用过程中的稳定性、安全性和高效机动性。

而智能驾驶技术其实和汽车的智能驾驶类似,研究方向大致分为三个方面,智能感知与决策技术、智能座舱与操控技术和智能底盘控制技术。前者通过增强系统的感知能力,优化决策规划,比如什么区域可通行,遇到障碍物如何避让等。智能座舱大家就比较熟悉了,主要是通过合理设计智能终端操作系统、软硬件架构,来实现人机智能交互、获取准确的周围环境和状态信息,来提升操控安全性。而智能底盘控制技术,主要是针对“飞行汽车”在陆地行驶时的控制,围绕线控系统执行控制、动力学域控制和集成控制三个方面进行研究,从而实现线控系统能够高效精确做工,保障整车安全稳定运行。

从长远发展来看,布局“飞行汽车”除了可以让企业在新赛道抢占先机外,对于企业吸引投资、展现创新技术实力,以及向用户传递企业价值观和发展愿景等方面具有积极意义。

总结

20多年前吕克·贝松执导的经典科幻电影《第五元素》中描绘的未来交通场景,距离我们更近了一步。“飞行汽车”如今已不再是梦,尽管现阶段距离其真正落地尚有时日,但在国家政策的持续推动下,未来出行的美好蓝图已缓缓展开。

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汽车大师汽车大师小编组
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