芯耀
1.9萬
飛行器發(fā)展的新時代
近年來，飛行器領(lǐng)域迎來了前所未有的發(fā)展熱潮，無論是民用航空的蓬勃擴張，還是無人機在各行業(yè)的廣泛滲透，又或是新興的電動垂直起降飛行器（eVTOL）展現(xiàn)出的巨大潛力，都標志著飛行器正步入一個全新的發(fā)展階段。
從市場數(shù)據(jù)來看，中國民用無人機的產(chǎn)值在 2023 年達到了 1520 億元人民幣，較之上一年實現(xiàn)了 42% 的快速增長 ，交付量在國內(nèi)外市場均占據(jù)首位，出口占比超過五成。億航公司的 2 噸級無人駕駛載人航空器 EH216-S 獲得了中國民航局的全面認證，成為全球首個三證齊全的 eVTOL 飛行器，為大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)運營奠定了基礎(chǔ)。同時，中國商飛的 C919 訂單數(shù)量截至 2024 年 5 月已接近 1500 架，市場規(guī)模預(yù)計達到 1400 億美元，展現(xiàn)出在全球民用飛機市場的重要地位和巨大潛力。
在這個快速發(fā)展的進程中，電驅(qū)動技術(shù)正逐漸成為飛行器領(lǐng)域的核心驅(qū)動力，為飛行器的性能提升、環(huán)保性改善以及應(yīng)用拓展帶來了革命性的變化。傳統(tǒng)燃油動力飛行器雖然技術(shù)成熟，但面臨著高污染、高噪音以及能源效率低等問題。而電驅(qū)動飛行器以其零排放、低噪音、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)勢，成為解決這些問題的關(guān)鍵方案，尤其在城市空中交通、物流配送、應(yīng)急救援等領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的應(yīng)用價值。
電驅(qū)動企業(yè)的機遇來臨
（一）市場規(guī)模的飛速擴張
低空飛行器市場的迅猛增長為電驅(qū)動企業(yè)開辟了廣闊的市場空間。據(jù)工信部賽迪研究院報告顯示，2023 年中國低空經(jīng)濟規(guī)模已達 5059.5 億元 ，增速為 33.8%，預(yù)計到 2035 年有望突破 3.5 萬億元。其中，電動垂直起降飛行器產(chǎn)業(yè)規(guī)模在 2023 年達到 9.8 億元，同比增長 77.3%，展現(xiàn)出強勁的發(fā)展勢頭。中國民用無人機市場規(guī)模在 2023 年也達到了 1174.3 億元，同比增長 32%，無人機作為低空飛行器的重要組成部分，其市場的快速擴張直接帶動了對電驅(qū)動系統(tǒng)的需求。
隨著城市空中交通（UAM）概念的興起，eVTOL 作為未來城市通勤的重要工具，市場潛力巨大。眾多企業(yè)紛紛布局這一領(lǐng)域，如上海沃蘭特航空先后與南航通航、亞捷航空集團簽訂 eVTOL 確定訂單 ，覽翌航空與海南華廈投資管理有限公司簽署 20 架 eVTOL 飛行器訂單。這些商業(yè)訂單的涌現(xiàn)，不僅加速了 eVTOL 的商業(yè)化進程，也為電驅(qū)動企業(yè)帶來了大量的配套需求，從電機、電控系統(tǒng)到電池管理系統(tǒng)，電驅(qū)動企業(yè)在整個產(chǎn)業(yè)鏈中扮演著關(guān)鍵角色。
（二）政策支持與行業(yè)趨勢
國家政策的大力支持為低空經(jīng)濟和電動飛行器的發(fā)展提供了堅實的保障，也為電驅(qū)動企業(yè)創(chuàng)造了良好的發(fā)展環(huán)境。低空經(jīng)濟被納入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)版圖，全國已有 29 個?。▍^(qū)、市）將其納入 2024 年政府工作規(guī)劃?！秶揖C合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》首次將低空經(jīng)濟寫入國家規(guī)劃，《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》的發(fā)布標志著無人機產(chǎn)業(yè)進入規(guī)范化發(fā)展新階段。
在政策引導(dǎo)下，各地紛紛出臺具體措施促進低空經(jīng)濟發(fā)展。深圳發(fā)布了一系列支持政策，包括《深圳市支持低空經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》《深圳經(jīng)濟特區(qū)低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)促進條例》等，圍繞引培企業(yè)、鼓勵技術(shù)創(chuàng)新、擴大應(yīng)用場景等方面提供保障。2024 年，深圳新增低空起降設(shè)施 373 個，新開通無人機物流航線 94 條，累計達 250 條，低空無人機載貨飛行 77.6 萬架次，同比增長 27%，直升機載人飛行超 2.8 萬架次 ，這些成果彰顯了政策的推動作用，也為電驅(qū)動企業(yè)提供了更多的市場應(yīng)用機會。
行業(yè)的電動化趨勢也愈發(fā)明顯，電動飛行器以其環(huán)保、低噪音、易于維護等優(yōu)勢，逐漸成為市場的新寵。在物流配送領(lǐng)域，無人機的電動化使得配送更加高效、靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)最后一公里的快速投遞；在旅游觀光領(lǐng)域，電動直升機和 eVTOL 為游客提供了更加安靜、舒適的空中游覽體驗。電驅(qū)動企業(yè)順應(yīng)這一趨勢，加大研發(fā)投入，不斷提升技術(shù)水平，將能夠在市場競爭中占據(jù)有利地位，分享行業(yè)發(fā)展的紅利。
電驅(qū)動企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢剖析
在飛行器電動化的浪潮中，電驅(qū)動企業(yè)憑借其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，成為推動行業(yè)發(fā)展的重要力量。這些技術(shù)優(yōu)勢不僅是企業(yè)核心競爭力的體現(xiàn)，也是滿足飛行器高性能、高效率、高可靠性需求的關(guān)鍵。
（一）高效電力轉(zhuǎn)換技術(shù)
在電驅(qū)動系統(tǒng)中，電力電子轉(zhuǎn)換器是實現(xiàn)電能高效轉(zhuǎn)換的核心部件。它如同一個精準的能量調(diào)配師，能夠?qū)㈦姵剌敵龅?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1534453.html">直流電，根據(jù)電機的運行需求，精確地轉(zhuǎn)換為不同頻率、電壓和相位的交流電，確保電機始終處于最佳運行狀態(tài)。以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等寬禁帶半導(dǎo)體為代表的新型電力電子器件，具有開關(guān)速度快、導(dǎo)通電阻低、耐高溫等優(yōu)異特性，大大提高了電力轉(zhuǎn)換效率，降低了能量損耗。據(jù)研究表明，采用 SiC 功率模塊的電力電子轉(zhuǎn)換器，相較于傳統(tǒng)硅基器件，能量轉(zhuǎn)換效率可提高 5% - 10%，這對于續(xù)航里程受限的飛行器來說，無疑是巨大的優(yōu)勢。
在飛行器的不同飛行階段，高效電力轉(zhuǎn)換技術(shù)都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在起飛階段，電機需要瞬間輸出強大的功率以克服重力，電力電子轉(zhuǎn)換器能夠迅速響應(yīng)，將電能高效地轉(zhuǎn)換為機械能，提供強勁的推力；在巡航階段，通過精確控制電能的轉(zhuǎn)換，保持電機穩(wěn)定運行，降低能耗，實現(xiàn)高效飛行；在降落階段，又能及時調(diào)整能量轉(zhuǎn)換模式，配合電機的制動功能，實現(xiàn)平穩(wěn)降落。例如，某款電動無人機在采用了新型電力電子轉(zhuǎn)換器后，起飛時間縮短了 20%，巡航能耗降低了 15%，整體飛行效率得到顯著提升。
（二）動力系統(tǒng)集成技術(shù)
動力系統(tǒng)集成技術(shù)是電驅(qū)動企業(yè)的又一核心優(yōu)勢，它將電機、逆變器、控制器等核心部件進行高度集成，實現(xiàn)了系統(tǒng)的一體化設(shè)計。這種集成方式不僅減少了部件之間的連接線路和接口，降低了能量傳輸損耗，還減輕了整個動力系統(tǒng)的重量，提高了系統(tǒng)的可靠性和緊湊性。以新能源汽車領(lǐng)域為例，“三合一” 電驅(qū)動總成技術(shù)將電動機、變速箱和逆變器集成到一個模塊中，顯著減少了占用空間，降低了系統(tǒng)總重量，提升了車輛的能效和續(xù)航里程。在飛行器領(lǐng)域，這種集成技術(shù)同樣具有重要意義。
在飛行汽車的設(shè)計中，由于空間和重量的限制，對動力系統(tǒng)的集成度要求更高。通過動力系統(tǒng)集成技術(shù)，可以在有限的空間內(nèi)合理布局電機和逆變器等部件，減少不必要的結(jié)構(gòu)支撐和連接部件，使整個電驅(qū)系統(tǒng)更加緊湊、輕便。這樣一來，不僅為飛行器的其他設(shè)備留出了更多空間，還能提高動力系統(tǒng)的整體性能，使其更好地適應(yīng)飛行汽車在飛行和行駛狀態(tài)下的不同動力需求。例如，小鵬匯天的飛行汽車旅航者 X2，通過采用高度集成的電驅(qū)動系統(tǒng)，在保證強大動力輸出的同時，有效減輕了車身重量，實現(xiàn)了更靈活的飛行操控和更長的續(xù)航里程。
（三）先進控制策略與算法
先進的控制策略與算法是電驅(qū)動系統(tǒng)的 “智慧大腦”，它負責(zé)精確控制電機的運行和電池的充放電過程，確保電驅(qū)動系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。在電機控制方面，矢量控制（FOC）、直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）等經(jīng)典控制策略不斷演進，結(jié)合現(xiàn)代智能算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等，實現(xiàn)了對電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的高精度控制，使電機能夠根據(jù)飛行器的飛行模式和負載變化，快速、準確地調(diào)整輸出功率。例如，在無人機進行物流配送時，當遇到不同的貨物重量和飛行環(huán)境，先進的控制算法能夠?qū)崟r調(diào)整電機的運行參數(shù)，保證無人機穩(wěn)定飛行，精準完成配送任務(wù)。
對于電池的控制，先進的算法可以實現(xiàn)對電池充放電過程的優(yōu)化管理，避免電池過度充電和過度放電，延長電池壽命，提高電池的安全性和可靠性。通過實時監(jiān)測電池的狀態(tài)參數(shù)，如電壓、電流、溫度等，控制算法能夠根據(jù)電池的剩余電量、飛行器的飛行需求以及環(huán)境條件，合理分配電池輸出電能，并制定最佳的充電計劃。在 eVTOL 飛行器頻繁起降的過程中，這種智能電池管理算法能夠確保電池始終處于良好的工作狀態(tài)，保障飛行器的能源供應(yīng)穩(wěn)定可靠，有效提升了飛行器的運營效率和安全性。
（四）能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化
能源管理系統(tǒng)（EMS）是電驅(qū)動飛行器實現(xiàn)高效能源利用的關(guān)鍵技術(shù)之一，它就像是一個智能管家，全面負責(zé)電池的充放電管理以及電機的運行控制，以實現(xiàn)能源的最優(yōu)分配和利用。在電池充放電管理方面，EMS 能夠根據(jù)電池的實時狀態(tài)和飛行器的用電需求，動態(tài)調(diào)整充電速度和放電功率。在起飛懸停等高功率需求階段，EMS 會迅速調(diào)整電池輸出，確保電能的高效供應(yīng)，滿足電機瞬間大功率的需求；而在充電時，又能依據(jù)電池的健康狀態(tài)和剩余電量，設(shè)定安全且最優(yōu)化的充電數(shù)值，在加快充電速度的同時，保護電池壽命，避免過充或過放對電池造成損害。
針對電機的運行控制，EMS 同樣發(fā)揮著重要作用。它會根據(jù)飛行器的實際行駛或飛行工況，如爬坡、加速、巡航等，以及傳感器收集到的環(huán)境因素和駕駛員指令，精確調(diào)整電能分配到電機的電量，使電機提供合適的動力。當電機不需要全功率運行時，EMS 通過調(diào)節(jié)輸入電能，降低能耗，節(jié)約能源。在無人機進行長時間的巡檢任務(wù)時，EMS 可以根據(jù)飛行路線和任務(wù)要求，智能調(diào)整電機功率，實現(xiàn)能源的合理利用，有效延長無人機的續(xù)航時間，確保任務(wù)的順利完成。
成功案例見證實力
（一）臥龍電驅(qū)的全面布局
臥龍電驅(qū)作為全球領(lǐng)先的電機產(chǎn)品供應(yīng)商，在電動航空領(lǐng)域的布局堪稱典范。公司早在 2019 年就敏銳地捕捉到電動航空的發(fā)展?jié)摿Γ_始著手研發(fā)航空驅(qū)動產(chǎn)品，憑借多年來在電機及控制領(lǐng)域的技術(shù)沉淀和創(chuàng)新能力，迅速在該領(lǐng)域嶄露頭角。
目前，臥龍電驅(qū)已形成了 “3+1” 的產(chǎn)品布局，涵蓋小、中、大 3 種功率等級的產(chǎn)品以及一套嚴格的民航適航標準，這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于 eVTOL 和無人機領(lǐng)域，滿足了不同客戶和應(yīng)用場景的需求。2024 年 5 月 25 日，臥龍電驅(qū)與中國商飛聯(lián)合研發(fā)的國內(nèi)第一臺百千瓦級可變構(gòu)型分布式電動力系統(tǒng)震撼亮相，該產(chǎn)品在性能上全面超越美國同類產(chǎn)品，材料與制造成本更是降低了 40％以上，展現(xiàn)出強大的技術(shù)競爭力，目前已成功應(yīng)用于中國商飛 19 座高速電涵道飛行器、吉利沃飛 AE200 垂直起降飛行器中。
除了中國商飛，臥龍電驅(qū)還與山河星航、沃飛長空、萬豐奧威等多家知名電動航空公司建立了緊密的合作關(guān)系，構(gòu)建了多元化的合作伙伴網(wǎng)絡(luò)。通過與這些主流廠商的深度合作，臥龍電驅(qū)不僅能夠及時了解市場需求和行業(yè)動態(tài)，還能整合各方資源，共同攻克技術(shù)難題，加速電動航空技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用進程，為整個行業(yè)的發(fā)展注入強大動力。
（二）其他企業(yè)的突破與進展
震?？萍荚诘涂诊w行器驅(qū)動電機鐵芯領(lǐng)域取得了重要進展，公司布局低空飛行器驅(qū)動電機鐵芯主要針對專用型驅(qū)動電機，目前配合客戶開發(fā)的專用型產(chǎn)品已進入客戶驗證階段。與部分選用電動汽車驅(qū)動電機技術(shù)移植方案的產(chǎn)品不同，震?？萍奸_發(fā)的產(chǎn)品在調(diào)速范圍、體積和輸出扭矩等方面更貼合低空飛行器的特殊需求，有望在未來的低空飛行器市場中占據(jù)一席之地。
溯聯(lián)股份在低空飛行器相關(guān)系統(tǒng)領(lǐng)域也有所建樹，公司已有產(chǎn)品成功應(yīng)用于低空飛行器的燃油、電驅(qū)及熱管理系統(tǒng)，并已形成相關(guān)業(yè)務(wù)收入。雖然目前這部分收入占比相對較小，但隨著低空飛行器市場的快速發(fā)展，溯聯(lián)股份憑借其在這些關(guān)鍵系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)積累和產(chǎn)品應(yīng)用，有望在未來獲得更大的市場份額，進一步拓展業(yè)務(wù)增長空間，為低空飛行器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻更多力量 。
挑戰(zhàn)與展望并存
（一）當前面臨的挑戰(zhàn)
盡管電驅(qū)動企業(yè)在飛行器領(lǐng)域迎來了諸多機遇，但在發(fā)展過程中也面臨著一系列嚴峻的挑戰(zhàn)。在技術(shù)突破方面，雖然電驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)取得了顯著進展，但仍然存在一些瓶頸問題亟待解決。電池技術(shù)的能量密度和續(xù)航能力仍然是制約電動飛行器發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前的電池技術(shù)難以滿足飛行器長距離、高負載飛行的需求，限制了電動飛行器的應(yīng)用范圍和市場拓展。例如，在一些需要長時間巡航的物流配送無人機和觀光飛行器中，電池續(xù)航不足導(dǎo)致頻繁充電，影響了運營效率和用戶體驗。
市場競爭也日益激烈，隨著飛行器市場的快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)紛紛涌入電驅(qū)動領(lǐng)域，市場競爭格局逐漸加劇。國內(nèi)外企業(yè)在技術(shù)、價格、品牌等方面展開了全方位的競爭，這對電驅(qū)動企業(yè)的市場份額和盈利能力構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。一些國際知名企業(yè)憑借其先進的技術(shù)和成熟的市場渠道，在高端市場占據(jù)了主導(dǎo)地位，而國內(nèi)企業(yè)則需要在提升技術(shù)水平的同時，加強品牌建設(shè)和市場拓展，以提高自身的競爭力。
適航認證也是電驅(qū)動企業(yè)面臨的一大難題，飛行器作為涉及公共安全的特殊產(chǎn)品，其適航認證標準極為嚴格。電驅(qū)動飛行器由于采用了全新的動力系統(tǒng)，在適航認證過程中需要滿足一系列特殊的技術(shù)和安全要求，認證周期長、成本高。例如，eVTOL 飛行器的適航認證需要對其電力系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計等多個方面進行全面評估，確保其在各種復(fù)雜工況下的安全性和可靠性。這對于許多處于發(fā)展初期的電驅(qū)動企業(yè)來說，無疑是一道難以跨越的門檻，增加了企業(yè)的研發(fā)成本和市場進入難度。
（二）未來發(fā)展的展望
盡管面臨挑戰(zhàn)，但電驅(qū)動企業(yè)在飛行器領(lǐng)域的未來發(fā)展仍然充滿希望。隨著技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，電驅(qū)動系統(tǒng)的性能將得到進一步提升，為飛行器的發(fā)展提供更強大的動力支持。在電池技術(shù)方面，固態(tài)電池、氫燃料電池等新型電池技術(shù)正在不斷取得突破，有望大幅提高電池的能量密度和續(xù)航能力，解決電動飛行器的能源瓶頸問題。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與電驅(qū)動系統(tǒng)的深度融合，飛行器的智能化水平將不斷提高，實現(xiàn)更加精準的飛行控制和高效的能源管理，提升飛行安全性和運營效率。
市場方面，隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注度不斷提高，電動飛行器作為綠色出行的重要代表，市場需求將持續(xù)增長。在城市空中交通領(lǐng)域，eVTOL 飛行器將逐漸成為城市通勤的重要工具，緩解地面交通擁堵，提高出行效率；在物流配送領(lǐng)域，無人機將實現(xiàn)更高效、更靈活的貨物運輸，降低物流成本；在旅游觀光、應(yīng)急救援等領(lǐng)域，電動飛行器也將發(fā)揮越來越重要的作用，拓展市場應(yīng)用空間。
電驅(qū)動企業(yè)應(yīng)抓住機遇，加大研發(fā)投入，加強技術(shù)創(chuàng)新，不斷提升自身的核心競爭力。積極與飛行器整機廠商、科研機構(gòu)等開展合作，共同攻克技術(shù)難題，推動電驅(qū)動技術(shù)在飛行器領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。同時，關(guān)注適航認證標準的變化，提前做好準備，確保產(chǎn)品能夠順利通過認證，進入市場。相信在企業(yè)、政府和社會各界的共同努力下，電驅(qū)動技術(shù)將在飛行器領(lǐng)域取得更加輝煌的成就，為人類的出行和生活帶來更多的便利和創(chuàng)新。
總結(jié)
飛行器領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展為電驅(qū)動企業(yè)帶來了前所未有的機遇，市場規(guī)模的迅速擴張和政策的大力支持，為電驅(qū)動企業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間和堅實的保障。而電驅(qū)動企業(yè)憑借其在高效電力轉(zhuǎn)換技術(shù)、動力系統(tǒng)集成技術(shù)、先進控制策略與算法以及能源管理系統(tǒng)優(yōu)化等方面的技術(shù)優(yōu)勢，不僅滿足了飛行器日益增長的性能需求，也推動了飛行器技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進步。
盡管在發(fā)展過程中面臨著技術(shù)瓶頸、市場競爭和適航認證等諸多挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的持續(xù)突破和市場的逐步成熟，電驅(qū)動企業(yè)在飛行器領(lǐng)域的未來充滿希望。相信在雙方的相互促進和共同發(fā)展下，電驅(qū)動技術(shù)將在飛行器領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為人類的出行和社會的發(fā)展帶來更多的創(chuàng)新和變革。
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