正力新能 三高一快eVTOL航空航天电池产品挑

来源:中电动车网   张电青   2023/7/3   浏览54014次   

[摘要]正力新能 三高一快eVTOL航空航天电池产品挑战动力电池技术制高点

引言:6月26日广汽科技日,广汽集团首次公开展示了旗下飞行汽车项目“GOVE”,并现场完成全球首飞,引起了热议。据悉,GOVE飞行汽车具备垂直起降功能,并搭载双备份多旋翼飞行系统,以确保飞行安全。在首飞仪式上,GOVE除了起降,巡航,还展示了18米高空悬停、180度转向等高难度动作。以广汽为代表的国内一线车企深入探索立体出行布局,也引发了国内新能源行业对于未来电动化低空出行新方式的无限遐想。




未来已来:eVTOL下一代电动出行方式近在眼前

广汽“GOVE”的首度亮相,虽然还只是一次试飞,但却传达了一个非常积极的信号:中国新能源汽车产业在逐步发展壮大的同时,极具想象力的中国企业正在努力“向上”突破,积极思考陆海空三维交通全面电动化的发展道路。随着技术的飞速发展,城市空中交通概念的兴起,电动飞行器这个曾经只出现在科幻电影中的新生事物,正在变为现实。

在很多人的想象中,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将会是未来城市空中出行的终极解决方案,但受制于滑跑起降对起飞场地的苛刻要求,以及需要同时满足陆空两栖驾驶需求,传统意义上的飞行汽车在技术上仍有诸多难点需要克服,为此,现代飞行汽车概念由传统概念的陆空两栖车辆拓展为电动垂直起降飞行器。eVTOL正在成为最接近人类翱翔天际的可能,并在全球多个国家开始得到广泛验证。



正力新能概念eVTOL垂直起降飞行器

对于eVTOL,很多人可能会感到陌生,甚至会在第一眼看到它时把它当做是直升机或者某种大型无人机,但就像“小熊猫”不是“熊猫”一样,eVTOL和我们传统概念里的飞行器完全不同,它的专业名称叫做Electric Vertical Take-off and Landing,意为电动垂直起降(载人)飞行器,简称eVTOL。分解开来就是:

电动(Electric):和EV纯电动汽车一样,纯电驱动,不像传统的飞机、直升机依靠燃油驱动。

垂直起降(Vertical Take-off and Landing):不需要滑跑就可以完成垂直起飞和降落动作,摆脱跑道依赖,比普通民航客机更为灵活。

它还有一个最大的特点,那就是载人:eVTOL每次充满电能同时搭载至多4~5位乘客以时速400公里以上的速度完成300公里的短途飞行。

以上就是针对eVTOL的基本定义,可能在大多数人眼里,eVTOL作为新生事物还略显新鲜,但回顾它的发展史就能发现,它距离我们比想象中更近,空中交通全面电动化的时代已经到来。

eVTOL的灵感来自军用固定翼飞机垂直起降技术VTOL,这一概念最早从二十世纪四十年代被提出,在二十世纪八十年代由美国波音公司和贝尔直升机公司(Boeing Bell)联合研发,1989年具备垂直起降(VTOL)能力的侧转旋翼机“鱼鹰”成功首飞,并很快进入美国空军和海军陆战队服役。

数据统计,截止到2011年,MV-22型“鱼鹰”VTOL飞机已飞行超过10万小时,每飞行小时的事故发生率大约只有美国海军陆战队飞行机队平均事故发生率的一半,成为事故发生率最低的旋翼机,被美国海军陆战队称为最安全或接近最安全的飞机。



MV-22“鱼鹰”侧转旋翼机

作为一项历经美军多年战斗及救援行动实战部署的成熟技术,VTOL技术被引入交通电动化领域,提出eVTOL概念,和传统汽车产业引入新能源技术带来新能源汽车产业革命类似,重点在于动力系统方面的技术替代,将是全球新能源技术日趋成熟下水到渠成的必然结果。

最早的eVTOL领域创业先行者,可以追溯到2009年美国JOBY的成立,据悉其在创立之初就已开始秘密研发eVTOL。2022年底,该公司已成功收到美国联邦航空管理局(FAA)为其提出的适航标准,并完成了四次必要系统审查中的第二次,适航认证工作进展迅速,预计将在2025年推出空中出租车服务。



Joby发布的eVTOL垂直起降飞行器

2010年,Wisk团队也开始探索电动垂直起降飞行的可能性,该公司在2023年被波音全资收购,并保持独立运作。这一收购将帮助Wisk从波音在飞机认证方面的经验以及波音与世界各地航空公司的关系中受益,在波音公司发布了2023年《可持续发展报告》中,提到Wisk将成为美国首个获得自动驾驶载客eVTOL认证的候选人。



Wisk发布的eVTOL垂直起降飞行器

由此起始,Lilium,Archer等行业独角兽如雨后春笋般出现,全球eVTOL浪潮星火燎原。

期间随着欧美国家针对eVTOL的适航认证体系法规、条款的制定和完善,以及电池、电控、电动机、轻型复合材料、飞控等关键技术的发展,eVTOL引发的新一轮航空革命已然来临。

截止目前,国内的eVTOL赛道已经聚集了包括亿航智能、峰飞航空、时的科技、沃飞长空、山河科技、沃兰特、御风未来等二三十家企业。欧美国家的Joby Aviation、Lilium、Volocopter、Vertical、Archer、Embraer、Beta等公司也相继推出eVTOL产品。

除了初创公司,传统飞机或飞机发动机巨头以及汽车巨头们,也是这片蓝海的忠实拥趸,无论是波音、空客、罗罗,还是吉利、丰田、戴姆勒、奥迪、现代、本田等,无不在积极布局eVTOL赛道。

特别是2023年,eVTOL领域首飞消息不断,此时的eVTOL正像多年前的新能源汽车一样,正在成长为未来十年改变出行方式的新风口。

超级解决方案:eVTOL城市空中完美的出行工具

前面介绍了eVTOL的蓬勃发展态势,或许有人会质疑——为什么是它?eVTOL究竟有什么魔力,能够吸引全球电动飞行领域的探索者和资本方趋之若鹜。

原因第一是因为新能源技术赋能航空电动化带来的优势,第二是由于其立体化交通的属性而展现出的广阔应用前景,两者共同确立了eVTOL作为新一代低空资源开发关键载具的地位。

在第一个方面,eVTOL具有高安全、低成本、更环保、智能化四大特点:

高安全:目前全球现有的eVTOL整机构型或技术路线主要有多旋翼构型、复合翼构型、倾转旋翼构型、倾转涵道风扇+完全矢量控制、隐藏式推进系统+无翼设计。其中前三种方案都采用多电池系统、多电机驱动多旋翼,具有多套独立可靠的动力系统提供安全冗余,第四种方案涵道风扇还消除了开放性螺旋桨在安全方面的隐患。同时这几类主流方案的巡航状态基本等同于固定翼飞机,无论是独立分布式电推进带来的安全可靠性,还是固定翼的稳定性都远超传统直升机,达到十亿分之一的失效概率,安全等级媲美民航客机。

低成本:随着规模化和供应链不断成熟带来的成本降低,未来eVTOL出行的公里单价可以做到和网约车的专车接近,在不受起降场地限制,电价低于燃油价格等因素的影响下,其使用成本(长期运营低至2-3元/公里/人)、维护成本远低于传统直升机和通航固定翼飞机,让私人飞机从贵族生活方式向大众化普及变为可能。

更环保:基于电动化的独特优势,eVTOL没有发动机,不产生碳排放,符合全球零碳愿景和环保要求,同时能够大幅降低噪音(起降噪音低于65db),低于城市环境背景噪音,也能大幅提升使用者的乘坐体验和舒适度。

智能化:相比传统城市公共交通,如地铁、轻轨等投建周期长,覆盖区域固定等缺陷,eVTOL运营所需要的起降设施更灵活,不仅可以利用现有机场,还可以在城市CBD,各城市功能区高楼楼顶设置运输节点,进行点对点运输,填补城市交通功能的空白。并且基于三维空间优势,让全智能化自动驾驶变得更容易实现。

在第二个方面,eVTOL的潜在应用场景远超想象:

2016年,全球共享出行巨头Uber提出了“Uber Elevate”城市空中出租车计划,为eVTOL产品在城市空中交通(Urban Air Mobility,简称UAM)领域的巨大应用前景打开了想象空间,并逐步拓展到城市机场班车、城际通航、景区空中游览等场景。目前来看,该领域是eVTOL厂商最容易切入的市场之一。

举个例子,从上海浦东机场到陆家嘴,40公里路程,不堵车1小时,堵车2小时,如果选择eVTOL,只需要10分钟,花费和打车相当。大幅节省通勤时间加上极高的性价比,eVTOL在城市空中交通不仅极具市场竞争力,更能有效提升城市出行效率。



正力新能对于eVTOL在城市交通领域的应用畅想

除此之外,eVTOL在货运物流,城市消防、医疗救护、搜索救援、农林植保等公共服务领域,军用警用市场,私人家用领域都展现出了广泛的应用潜力,为低空域交通出行电动化带来超级解决方案。

行业预计,2025年将会是eVTOL商业化的一个重要节点,明年举办的巴黎奥运会,eVTOL飞行器就将正式载人试运营;2025年大阪世博会,也将会以每小时20个航班的频次开始进行eVTOL商业运营。一旦eVTOL在海外开启商业化进程,国内的跟进速度也将极快,届时势必带动整个产业的市场化和规模化。

而根据Morgan Stanley、德勤等的预测,2040年eVTOL市场全球规模保守估计将达到1.5万亿美元,其中52%货运物流,46%城市载人,3%城际通航和军政市场。

技术制高点:eVTOL动力电池性能要求,是目前动力电池所有应用场景中的技术“王冠”

对于新能源汽车产业
(责任编辑:张电青)


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