飞行汽车的发展目前处于快速发展阶段。在国内,以沃飞长空、上海中飞莫兰特等企业为核心团队正在积极筹备市场准入,原预计在2025年左右能获得批准,不过实际可能推迟至2026年。沃飞长空在飞行系统、飞控系统和能源系统等方面完成了技术验证,其有人驾驶模式试航审定成果先进,在适航证取得方面相比其他同行具有领先优势。上海峰飞借独特的货运版飞行器试航证明崭露头角,且部分公司采用先货后人战略,例如贝塔利比亚先涉入货运领域积累经验后逐步向载人飞行汽车取证过渡工作迈进。
从全球来看,美国市场比较活跃,JobyAviation等企业预计2025年取得FAA试航证。而VerticalAerospace等虽然技术相对成熟,但由于合规性验证复杂,取得适航证的时间可能会久一些。企业布局上,全球估计不少于600个飞行汽车项目,至少120多家厂商在美国。国内企业吉利收购美国Terrafugia(太力)进军飞行汽车领域,近年来取得系列成果,太力飞车Transition(TF - 1)于2019年首次获美国FAA颁发轻型运动类航空器适航证;2023年亿航216取得全球首张适航证;2023年10月中国民航局颁发首张飞行汽车型号合格证(TC证书)。另外小鹏汇天发布陆地航母分体式飞行汽车和陆空一体式飞行汽车。
从飞行汽车类型来看,其广义上指面向低空智能交通和立体智慧交通的运载工具,主要包含陆空两栖汽车和电动垂直起降飞行器eVTOL两类,而电动垂直起降飞行器eVTOL是当下主要关注类型且被通俗称为飞行汽车。从技术路径而言,目前主要有三种:多旋翼技术入门相对简单,但受电池能量密度限制,成熟型号的航程和载客能力受限;复合翼和矢量推进技术有前瞻性和高效性,但矢量推进技术难度颇高。
飞行汽车的技术难题飞行汽车在技术研发过程中碰到诸多棘手难题。
动力系统方面:
新能源汽车的新能源系统能力和功率密度难以满足飞行汽车要求,从而导致飞行汽车存在载荷小、航程短等问题,难以完全满足出行和运营要求。像城市空中交通飞行汽车在起飞、悬停、爬升等操作时对功率需求高,巡航又需稳定功率输出,但现在电池技术难以在能量密度和功率密度上兼顾。比如部分飞行汽车满电续航只有数分钟到几十分钟,与大众的出行续航期望差距较大。
快速充电技术的发展也是挑战。飞行汽车要广泛应用,快速充电必不可少,但在高剩余电量时实现快速充电不仅难度大,还要保证充电安全和电池寿命不受损,同时充电量需满足下次出行需求,这要求充电技术达非常高的水平。
飞行控制方面:
在复杂环境下稳定飞行控制不易实现。不论是风雨、气流等气象环境,还是建筑物、电磁信号等城市复杂环境,飞行汽车要精确控制姿态、高度、速度等。由于飞行汽车对比传统飞机体积小、重量轻,受气流影响更大,飞控系统需更灵敏、精准、可靠。
实现自主导航与避障较难,飞行汽车的目标是自主飞行,这需它能精准自主导航获取自身位置、速度、姿态并按预定路线飞行,且要敏锐感知周围环境及时避开障碍物(像其他飞行器、建筑物、鸟类等),此功能需要将传感器技术、图像处理技术和智能算法高度融合仕。
多模态切换方面: 飞行汽车涉及道路行驶和空中飞行两种模式的切换,这两种模式在动力输出、操控方式等有大差异,切换中机械结构和控制系统调整复杂,要确保切换顺畅、安全且各系统协调运行,否则可能产生安全事故。
安全与可靠性方面:
结构与材料强度需要支撑飞行汽车的多种工况。飞行时要承受空气动力、重力、惯性力等载荷,道路行驶时要保证耐久性和抗冲击性。这要求开发高强度、轻量化新型材料和优化结构设计,让车身、机翼、旋翼等部件在各种情况下安全可靠,所以这方面材料和结构创新至关重要。
故障诊断与容错能力必须具备。在空中一旦故障后果严重,所以飞行汽车要装备先进故障诊断系统监测部件状态,发现潜在故障及时预警,同时要有容错能力,在部分系统或部件故障时仍要保持飞行或安全降落能力,这需要冗余设计和智能故障处理技术。
应急救援系统有待完善。在应对突发状况(如动力失效、控制系统故障、紧急迫降等)时,虽然要配备降落伞、安全气囊、紧急通讯设备等救援系统,但这些系统集成为一个高效可靠的整体面临技术难和可靠性挑战。
法规相关方面: 适航认证标准目前在全球范围内缺失。不同国家和地区对飞行汽车的定义、分类、安全要求等存在差异,这使得企业在研发、生产、运营时面临法规不确定性,增加研发成本和市场准入难度。在空域管理与协调方面,飞行汽车运行需要融入现有的航空交通管理系统,合理规划飞行航线、高度、区域,避免与其他飞行器冲突,且不同国家空域管理政策法规不同,跨境飞行协调管理复杂;同时飞行汽车也要与汽车法规衔接(如道路行驶时的车辆登记、驾驶员资质、交通规则遵守等方面),需要建立完整法规体系明确不同场景下管理和运营要求。
飞行汽车的市场前景市场规模与潜力巨大:
随着人们对出行方式多样化需求提高和科技发展,飞行汽车从概念逐渐走向现实并将变革传统交通模式。据市场研究机构预测,未来几年内全球飞行汽车市场规模将持续扩大,有望达数百亿美元,摩根士丹利更是预测到2050年全球飞行汽车市场规模会达到9万亿美元,其中中国市场潜力高达2.1万亿美元,这表明飞行汽车作为新兴产业有着极为广阔的发展空间。
应用场景广泛:
城市低空出行领域,当下城市化进程加快导致交通拥堵问题愈发严重,传统道路建设措施难以根本性改善交通流量问题,飞行汽车能有效缓解交通压力,成为打造城市立体交通体系的关键部分,在短距离出行、高峰时段通勤等场景大有可为,让人们避开地面交通拥堵实现高效出行。
在应急救援场景中,快速的垂直起降能力使得飞行汽车能够快速到达传统交通工具难以抵达的区域(如拥堵马路中间、自然灾害现场等),可以及时运输医疗人员、救援物资等,为拯救生命和减少灾害损失争取宝贵时间。
在旅游观光里,飞行汽车能给游客带来独特视野体验,像在一些自然景区或大型城市观光规划特殊飞行线路,让游客在空中尽览美景。
货物运输方面,飞行汽车的加入有助于形成一个更高效灵活的物流运输体系,特别是对于一些时效性要求高、运输距离短又受地形限制(如海岛、山区等)的货物运输任务优势明显。
市场竞争与技术推动: 飞行汽车市场竞争激烈,众多企业积极投入。其中小鹏汇天、亿航智能、JobyAviation、LiliumAviation等企业各推出特色产品参与竞争。小鹏汇天的X3、X4型飞行汽车具有独特的车体结构设计等优势,亿航智能EHang216载人级自动驾驶飞行器已获多国适航认证,JobyAviation与航空公司合作共同推进商业化,LiliumAviation的LiliumJet飞行器采用独特倾转旋翼技术,在垂直起降和水平飞行转换方面表现优异。在技术方面,各厂商不断研发创新,电池技术(提升续航里程)、推进系统(更高效动力输出)、自动驾驶技术(更安全可靠驾驶)等成为突破方向,还有企业探索倾转旋翼技术、复合翼技术等先进技术进行竞争。
飞行汽车的法规政策欧盟: 欧盟致力于在未来十年把飞行汽车纳入智能交通系统,出台多项政策推动。一是《欧洲新产业战略》中提出推动包含飞行汽车等新兴交通工具发展,目的是借创新技术提升欧盟全球竞争力并推广环保型交通工具;二是通过“欧洲地平线计划 (Horizon Europe)”提供大量资金用于开发和测试飞行汽车技术并鼓励跨国合作与技术共享,该计划2021 - 2027年的指示性资金总额达935亿欧元,且预算70%专用于中小型企业。 在法规体系上欧盟相当严格。欧盟航空安全局(EASA) 负责认证飞行汽车,主要环节包括:
设计认证:制造商提交技术规格书(技术参数、设计图纸、功能描述等)、安全评估报告(分析风险和安全措施)、环境影响报告(评估对环境的影响),EASA审查这些文件确保符合航空安全标准。
制造认证:这一环节包含制造流程审核(确保生产流程和质量管理体系处于能持续制造安全飞行汽车的状态)、材料和组件认证(认证用于制造的材料和关键组件确保质量和安全)。
测试和验证:有地面测试(如结构强度测试、电子系统测试、环境耐久性测试)和飞行测试(在实际飞行条件下测试起飞降落、飞行稳定性、操控性等性能),测试团队会评估结果并针对不符合标准之处提出整改意见。
最终认证:所有测试和验证合格后发放运营证书。 另外飞行汽车需符合CE标志要求(涵盖健康和安全要求、环境保护要求以及合规评估程序)才能进入欧盟市场。健康和安全要求包含机械安全、电气安全、化学安全;环境保护要求包括噪音控制、排放控制、能源效率方面;合规评估程序包括风险评估和技术文档准备等步骤。 美国: 美国个别州开始为飞行汽车制定上路规则,像明尼苏达州生效的“杰森法案 (Jetsons Law)”是继新罕布什尔州后,第二个为飞行汽车上路制定规则的州。该法案将可上路航空器定义为能从合适机场起飞降落且可在公共道路作为机动车通行的载具。具体内容包括简化注册手续(无需车牌但要有民航飞机注册编号作为尾号),在机场起飞需遵守FAA所有规定,非紧急状况不允许在高速公路直接起飞降落,在地面行驶时与汽车接受同样监管遵守相同交通法规等。美国联邦航空管理局(FAA)管理飞行汽车适航证方面事务,企业生产的飞行汽车要上市除了获得FAA适航证,还需达到美国国家公路和交通安全管理局汽车安全标准(如果涉及上路功能)。不同的相关组织和部门参与管理飞行汽车法规相关事务,这有助于规范飞行汽车的发展,但也反映了整体法规政策在向全面覆盖飞行汽车要求进展的过程性特点。
综合规则趋势方面: 无论是哪个国家或地区,制定飞行汽车法规都是基于保障安全、有序规范飞行汽车的生产制造、运营流程,涉及到设计标准(机械结构、电器设备等)、安全法规(防撞、应急处理、飞行区域限制等)、交通规则(高度、航线、避让等)、责任认定(事故发生后的责任界定)以及空域管理(合理分配空域资源)等多个方面,并且随着飞行汽车技术发展和应用场景拓展,相关法规政策必然不断完善调整,类似早期无人机发展时从监管混乱到逐步规范化过程。
飞行汽车的案例分析JobyAviation(美国)案例:
技术特点:这是一家致力于开发电动垂直起降 (eVTOL) 飞行器的美国公司。其技术上不断探索创新,使得飞行汽车能够具有可靠的电动垂直起降功能,并且在动力系统领域有着优秀的工程设计成果。通过合理的布局和先进的技术手段提高了升力效率,保证飞行的稳定性和低噪音效果,而且在电池管理和能效利用方面也做得较为出色,这有助于提升续航能力并降低运营成本。
市场表现:JobyAviation已经和多家航空公司达成合作关系,通过这种合作模式积极推进飞行汽车的商业化进程。例如可以在航空客运接驳、高端旅游体验等方面进行业务拓展。随着飞行汽车产品技术日益成熟和市场接受程度的提升,预计该企业在未来飞行汽车市场中有望获取相当规模的份额。 亿航智能(中国)案例:
技术特点:亿航智能是专注智能飞行器研发制造的中国公司。其EHang216载人级自动驾驶飞行器技术优势明显,采用纯电动垂直起降技术,这一技术使得飞行器不需要跑道即可起飞降落,大大增加了使用场景的灵活性。该飞行器还装备先进的自动驾驶系统,融合多种传感器和智能算法保证飞行过程中的安全性和精准性。
市场表现:EHang216已获得多个国家的适航认证,这为其在国际市场上的推广和业务开展奠定了坚实的基础。例如在中国深圳将开通由其产品执飞的国内首条飞行汽车旅游观光商业航线。这表明技术认证合格后的飞行汽车产品可以在特定场景下迅速开展商业化运作,开拓新的空域应用市场。 小鹏汇天(中国)案例:
技术特点:小鹏汇天是国内飞行汽车研发领域的佼佼者。以旅航者X2为例,其动力系统表现卓越。采用400V飞行汽车电池系统 ,率先应用碳纤维电池壳体实现单包和整机轻量化增加安全裕度;高能高功电池系统集成效率高达75%,持续放电功率密度达1.5kW/kg;电池管理系统使用创新的1 + 4架构实现多并&高压电池系统多种功能。也采用400V高功率风冷电驱系统,首个应用峰值功率50kW风冷电驱技术并采用无刷外转子结构电机,电控系统用均热板辅助散热提供更大功率输出能力;搭载分布式动力布局保障电池和电机工作的独立性和安全性;并且这些技术都经过充分设计验证过程保障可靠性 。
市场表现:小鹏汇天通过产品创新性的设计吸引市场关注,推出X3和X4两款飞行汽车。X3的汽车 + 飞行器二合一形态、X4的分体式设计等独特概念,适合不同需求场景。处于研发与市场探索前期阶段,但概念产品发布后引起较大市场热度与行业关注度,为后续市场发展及产品改进获取了市场反馈。这种创新模式有利于在飞行汽车发展早期吸引商业资本投入、技术合作资源的汇聚,从而为持续发展奠定基础。
飞行汽车的未来趋势技术创新持续推进:
电池技术改进:未来飞行汽车非常有必要提高电池的能量密度和功率密度,以此延长飞行汽车的续航里程、改善充电时长。固态电池或半固态电池将被视为潜在替代方案,固态电池在安全性与能量密度表现上颇具优势,商业化生产如果达到一定规模,有望减轻机身重量并增强飞行能力;在电池性能提升的同时也要兼顾电池成本的降低,目前电池成本约占总成本35%左右,未来随着大批量生产和新技术研发应用会逐步下降,航电系统组件(如惯性导航系统、雷达等)随着技术成熟也有成本下降潜力,这样飞行汽车总成本有望逐步降低从而提高在市场上的竞争力和普及性。
复合翼及矢量推进技术优化:复合翼和矢量推进技术这类被认为更具前瞻性的技术方案,将不断在设计、效率提升、安全性保障等方面进行优化。矢量推进技术难度虽高,随着空气动力学、材料科学、控制算法等多学科合作研究深入,该技术将更加成熟稳定,增强飞行汽车在起飞、悬停、转变飞行姿态等复杂操作时的性能。
自动驾驶技术升级:自动驾驶是飞行汽车商业化普及的必然趋势,在未来会实现更智能化的自主飞行功能。功能包括在更复杂环境(恶劣气象、复杂城市地形等)下的稳定飞行、精准自动避障、更准确的航线规划以及与空中交通管理系统更高效协同等。飞行汽车要做到与周围环境融合交互,除了飞行器间的互动协调,还涉及在城市中与高层建筑、低空障碍物、人群聚集区域等的安全顺利交互,这对传感器技术、图像识别和处理技术、大数据分析、通信网络等多方面技术的创新协同提出高要求。
商业化与市场扩大:
生产规模化:飞行汽车技术成熟之后进入大规模商业化生产阶段是未来趋势之一,规模化生产有利于降低生产制造成本(原材料采购规模效应、生产流程优化等),提高产能满足市场日益增长需求,这符合市场扩张的基本逻辑。例如电动垂直起降飞行器eVTOL作为飞行汽车主要类型,如果大规模走向市场其量级将接近汽车数量规模而非传统通用航空飞行器量级,这将彻底改变当前飞行汽车少量试生产试运营的市场局面,带来巨大的市场扩张。
市场拓展与应用场景多元化:随着社会认可度提升和法规政策不断完善,除了应用于目前的城市低空交通(个人日常出行、高端商务出行等)、旅游观光、应急救援、货物运输等场景以外,飞行汽车还可能拓展到更多不同领域,如海上石油平台运输补给、荒野地区基础设施维护设备和人员运输(电力塔维护、森林监测站点物资运输等)等。这将进一步刺激市场发展,吸引不同行业资本和企业参与到飞行汽车产业链中。
法规与空域管理:
法规条例完善:飞行汽车作为新兴交通方式必定需要法律规则全面覆盖整个生命周期,包括但不限于飞行器设计制造、运营过程、维修安检、保险理赔等方面,如同目前汽车、航空业非常成熟的法规体系一样,这种完善是飞行汽车健康蓬勃发展的必要保障。例如如何界定飞行汽车在对其他飞行器或者地面人员和财产造成损害时的法律责任(产品责任法、航空安全相关法的融合);如何规范飞行汽车驾驶员市场(驾驶资质认证模式是单纯类比汽车驾驶还是航空驾驶员资质等);如何合理设置飞行汽车的停车收费、公共空域占有时的资源费用(类似汽车停车场、机场跑道停机空位等资源使用管理)等问题都需要明确性法规条例。
空域管理系统成熟:整个空域管理系统需要精确规划飞行汽车使用空域,与现有的航空空域管理规则融合互补,这涉及到不同高度层分级使用、不同区域的飞行限制(军事区域、自然保护区低空等)、航线设定原则等内容,这种细致化的空域管理有助于飞行汽车高效有序运行。在全球范围内逐步建立航空领域指标度量标准统一,这对于实现跨境飞行、全球飞行汽车产业协同极为重要,比如飞行高度、通信频段、安全检查标准等指标在国际间达成统一或者兼容互认机制,能够促进飞行汽车行业在全球的健康发展。