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eVTOL的技術路線發展趨勢分析
在4月1號的文章中，指出eVTOL可分為多旋翼型、升力與巡航複合型、向量推進型三大類，其中多旋翼飛機有望最先商業化，但隨著技術進步，向量推進型預期會成為主流機型。本文重點分析eVTOL的三大主流技術路線的優劣勢，以及市場關注度較高的分體式飛行汽車（eVTOL的複合體）的發展現狀。
一、eVTOL目前主流的三大技術路線的優劣勢分析
基於推進動力方式，eVTOL可分為多旋翼型、升力與巡航複合型、向量推進型三大類，不同統計口徑得到的這三種機型佔比資料存在差異：
（1）根據美國垂直飛行協會統計，截至2023年第四季度，全球eVTOL產品共計780種。
- 向量推力型：337種，佔比43%
- 多旋翼型：279種，佔比36%
- 升力與巡航複合型（即復合翼）：164種，佔比21%
（2）根據航空產業網，截至2023年7月，eVTOL中復合翼佔47%，向量推力佔比38%，多旋翼佔比15%。
根據天風證券給出的不同機型飛行參數及調研資料，得出以下結論：短期內多旋翼有望最先商業化，中期以復合翼為主，但隨著技術進步，向量推進型預期會成為主流。以下是對這三種機型的飛行原理和優劣勢的詳細分析：
1. 多旋翼：商業化進展最快，但使用場景相對有限
多旋翼耗能更低、懸停時間長，適用於城內交通、景區觀光等，商業化有望最先落地。經典機型有億航216，小鵬匯天的旅航者，吉利太力TF-1，VOLOCOPTER VoloDrone等，其中億航和小鵬匯天均已經獲得地方政府訂單。
多旋翼飛機通過電動機驅動旋翼快速旋轉，通過產生的升力實現飛行，機身上至少有4枚旋翼，每枚旋翼具有獨立的電機和螺旋槳，自穩性較高。多旋翼構型具有較高的操縱性和機動性，通過調整各個旋翼的轉速和角度，可以實現無人機的姿態控制和飛行穩定。多旋翼是eVTOL中技術難度最低的，機械結構相對簡單，飛行器安全冗餘度較好。比如億航智能EH216-S有16枚旋翼，即使其中3枚旋翼同時失效，飛行器依舊能實現安全飛行，這也是這款飛機最先能獲得適航認證且獲得地方政府預訂單的主要原因。
但多旋翼機型的劣勢也較為明顯：維持多個旋翼的運轉，能耗相對較高，航程和續航能力相對較差；由於空氣動力學特性的限制，多旋翼構型的速度相對較低，無法實現高速飛行。多旋翼的巡航速度和航程一般為100km/h和42km，遠低於複合型的180km/h和111km及向量推進型的252km/h和186km。當然，由於飛機設計理念的不同，不同型號飛機的具體參數會存在較大差異。如億航的216-S、VOLOCOPTER的Volocity和Airbus的CityAirbus NextGen的巡航速度分別為130km/h、90km/h和120km/h，航程分別為35km、65km和80km。可以看出，億航的216-S巡航速度雖然略高於其他機型，但航程只有35km，遠低於其他廠商機型，這與電池密度不足有較大關聯。
2. 複合型（固定翼+旋翼）：作為過渡機型發展速度有望快於向量推進型
復合翼飛行器可以簡單理解為有兩套動力系統（固定翼+多旋翼）的飛行器，兼顧固定翼和多旋翼的優勢。因為其有兩套動力系統，旋翼負責垂直起降，固定翼負責巡航，即使旋翼出現故障，飛機也能通過滑翔落地，安全性高於多旋翼。經典機型有億航智能VT-30，零重力飛機工業ZG-VC2，峰飛航空盛世龍、大白鯊、信天翁等，沃蘭特VE25，沃飛長空XB-12，御風未來M1。
多旋翼可以實現垂直起降，使得飛行器起降過程中對環境的要求降低。固定翼作為水平推力系統，可以提高航程和飛行速度，有效解決多旋翼飛機巡航速度和飛行距離不足的問題。根據天風證券的資料，複合型的巡航速度和航程比多旋翼分別提升了80%和164%。與向量推進型飛行器相比，複合型飛機的飛行控制系統相對簡單，產品研發技術門檻較低，研發速度更快，生產與維護成本和難度更低，因此這款機型的適航認證快於向量推進型。
兩套動力系統雖然使飛機具有高速和長航程的能力及更高的安全性，但會面臨“死重”的問題。在平飛巡航階段垂直升力系統未使用，而起降階段固定翼也是多餘的，因此復合翼飛機在整個飛行過程中，總會有一部分機翼未提供飛行動力。多餘的機翼是有重量的，這會降低整機有效載荷，並產生額外阻力。在死重限制的前提下，推進系統動力會降低，從而導致巡航構型的爬升率和速度降低。
3. 向量推進型（傾轉構型）：有望成為最主流的機型
向量推進型（傾轉構型）的動力系統只有一套，根據螺旋槳設計差異可以分為傾轉旋翼飛行器和傾轉涵道飛行器。
傾轉旋翼飛行器（Tiltrotor） 是一種典型的傾轉構型飛行器，通過旋轉旋翼實現垂直起降和懸停功能，並通過傾轉旋翼獲得固定翼飛機的高速飛行能力。在固定翼飛機機翼兩翼尖處各安裝一套可在水平位置和垂直位置之間跟隨發動機短艙轉動的傾轉旋翼元件。該飛行器以直升機模式起飛並轉入前飛，當速度達到一定後旋翼隨發動機短艙開始向前傾轉，進入傾轉飛航模式，當發動機短艙轉過90度後，旋翼作為螺旋槳，飛行器進入高速飛行的固定翼飛機模式。
傾轉涵道飛行器（Tilt ducted） 相比傳統構型的傾轉旋翼飛行器，在兩側旋翼外側各安裝一個涵道，涵道可以看做是環形機翼，涵道的存在可以在抑制尾流收縮的同時增大滑流的出口面積，降低滑流的出口速度，減小產生拉力時的誘導功率。同時，涵道可以有效降低旋翼工作時產生的噪聲，增加飛行器的安全性。在給定相同大小的功率情況下，由於涵道自身會產生附加升力，涵道旋翼系統產生的拉力相較於孤立旋翼系統較大，懸停性能較好。
向量推進型飛機 重量輕、推力大、效率高；死重相對少，在速度和航程上具有優勢。傾轉涵道噪聲低；動力系統可靠性高，消除了開放性螺旋槳在安全方面的隱患。向量推進型飛機最適合城際長途飛行，其巡航速度和航程分別為多旋翼的2.52倍和4.43倍。但商業化劣勢較為顯著，如機械控制和飛控系統複雜、研發/試飛難度大，研製風險和成本高、研製周期和適航認證過程較長等，短期內難以成為主流，但隨著技術逐漸成熟，其長續航能力有望助其成為主流。經典機型有時的科技E20，零重力ZG-T6、ZG-VC2，沃飛長空AE200，Acher的Midnight，Lilium Jet，VERTICAL AEROSPACE的VX4，Joby S4。
二、多旋翼eVTOL的複合體——分體式飛行汽車
這種分體式飛行汽車是汽車向一體式飛行汽車進階的過渡形態，其設計特點在於陸行器和飛行器分開設計，飛行器為多旋翼eVTOL，陸行器可以在陸地行駛時增加航程並為飛行器充電。相比於多旋翼eVTOL而言，陸地航母不需要額外的基礎設施建設，且陸行器航程的增加使得飛行器的使用範圍更廣。目前市場關注度較高的有小鵬匯天的陸地航母和廣汽的GOVE，其中小鵬匯天的陸地航母有望最先進入商業化。
小鵬匯天“陸地航母”分體式飛行汽車最先亮相，小鵬汽車表示，該款飛行汽車將於2024年第四季度開啟預售。據瞭解，小鵬匯天的“陸地航母”由“陸行體”和“飛行體”兩部分構成，即一輛汽車和一個可收納的純電動有人駕駛飛行器。其中，“陸行體”是一個可以乘坐4-5人的智能座艙，搭載增程式混合動力系統，整車採用三軸六輪設計，實現6X6全輪驅動和後輪轉向；“飛行體”採用270°全景雙人座艙和分佈式電推進系統，具備手動和自動兩種駕駛模式及純電動垂直起降功能，能夠完全收納至“陸行體”車內。據介紹，這款飛行汽車駕駛起來並不複雜，只要會開車就能輕鬆駕駛。
小鵬陸地航母的安全冗餘設計也非常充分：
（1）飛行體的旋翼有6-8副，其中1-2副旋翼出現故障時，飛機仍能正常飛行。
（2）飛控導航系統有三套，若其中一套出現故障，可以在毫秒級切換到另一套系統，三套系統同時出現故障的機率極低。
（3）電池包有備份，飛行時兩個電池包同時使用，若其中一個電池包出現故障會有措施防止起火，另一電池包將全功率供電進行迫降。
（4）最後一層保障為整機降落傘，若所有安全冗餘設計全部失效，飛行器上的降落傘會以5m/s的速度緩慢降落，確保飛機安全著陸並保障人員安全。目前，小鵬匯天飛行器的降落傘可以在距離地面30米以內正常打開，小鵬匯天正在研究進一步降低降落傘開啟高度的方案。
小鵬此前公佈了具體的預售時間——今年11月珠海航展，售價預計超過100萬元，計畫在2025年底大規模交付。如果進展順利，小鵬陸地航母將成為全球第一款面向個人使用者量產交付的分體式飛行汽車。目前小鵬陸地航母已獲得政府的預定訂單，具體如下：
（1）2023年12月，浙江嘉興南湖區路空協同立體交通產業研究院與小鵬匯天簽署預定協議，計畫預定100台“陸地航母”飛行汽車，用於公路、水路等交通領域的綜合管理以及飛行營地體驗、場地接駁運輸等。
（2）2024年6月1日，江門低空文旅一次性向小鵬匯天預訂了100台分體式飛行汽車“陸地航母”，並支付了預訂金。
小鵬匯天是由何小鵬個人控股，是小鵬汽車的生態企業。2024 年1月2日，廣東小鵬與廣東匯天訂立合作框架協議，廣東小鵬及廣東匯天同意在飛行汽車的研發、製造、銷售及售後服務方面進行合作，廣東小鵬將為廣東匯天提供研發服務、技術諮詢服務及銷售代理服務。根據合作框架協議，廣東小鵬將負責陸行體的製造及飛行汽車的最後組裝。為滿足陸行體的製造需求，廣東匯天亦將承擔廣東小鵬進行產能提升及擴展而產生的成本。飛行汽車量產後，廣東小鵬將向廣東匯天獨家銷售其製造和組裝的飛行汽車產品，而廣東匯天將非獨家地通過本集團的經銷網路向終端客戶銷售飛行汽車產品。廣東小鵬根據飛行汽車銷量將向廣東匯天收取銷售代理費：
（1）量產數量少於 25,000 輛時，每輛汽車收取人民幣 71,000 元；
（2）量產數量達到或超過 25,000 輛時，對於 25,000 輛汽車按每輛汽車人民幣 71,000 元收取，對於超過 25,000 輛的部分按每輛汽車人民幣 60,000 元收取。
廣汽集團在2023年6月的廣汽科技日上發佈了類似產品GOVE。據廣汽集團介紹，在路上行駛時，GOVE是一輛四輪汽車，遇到擁堵時，GOVE的座艙可以與底盤分離，座艙可以離地飛行，底盤則能以自動駕駛模式駛入最近的共享停車場。降落時，GOVE會在落地前與底盤進行空地對接，重新恢復為汽車形態。不過，GOVE僅展示了垂直起降的畫面，飛行器與底盤的結合、分離為概念圖。GOVE實現首飛，計畫2025年啟動飛行汽車示範運行工作， 2027年在粵港澳大灣區建立空中交通網路 (新財富)