清晨的城市上空,一架无需跑道即可垂直起降的飞行器悄然升空,飞越拥堵的地面交通,将乘客从市郊快速送达市中心——这并非科幻电影的场景,而是电动垂直起降飞行器(eVTOL)正在描绘的未来城市交通图景。作为低空经济的核心载体,eVTOL正以其绿色低碳、高效便捷的独特优势,引领一场城市空中交通的革命性变革。
笔者系统梳理全球 eVTOL关键技术发展态势发现,截至2025年6月30日,全球 eVTOL关键技术相关专利申请累计达1.0419万项,中美欧构成了产业竞争的核心版图。随着政策支持持续加码和技术突破加速推进,我国 eVTOL产业正迎来前所未有的战略机遇期。
电机电控成核心赛道
eVTOL是技术高度融合的产物,其关键技术涵盖机体构型、动力和能源系统以及航电系统三大分支。其中,作为动力和能源系统的重要分支,电机电控系统作为飞行器的“心脏”与“大脑”,直接决定了飞行器的安全性、可靠性和效率。在全球 eVTOL相关专利中,电机电控领域专利申请量达2747项,占总申请量比重最高,成为中美欧等创新主体竞相布局的热点方向。
相较于传统汽车或工业应用,eVTOL电机电控系统面临着更严苛的适航安全性要求、极高的功率密度需求以及复杂的多电机协同环境。笔者将电机电控技术细分为散热、冗余容错、高功率密度三个关键维度进行分析。从全球趋势看,2010年至2015年尚处于概念验证与技术储备阶段;2016年至2021年,随着 eVTOL技术从概念走向工程化开发,各维度专利申请加速上升;2021年以来,电机散热和冗余容错技术专利进入爆发式增长阶段,折射出产业商业化进程显著提速。
在散热技术方面,竞争格局呈现“头部引领、梯队分化”的鲜明特征。日本电装公司作为该领域的核心创新主体,研发积累和投入具有一定优势。通用电气、劳斯莱斯、赛峰集团等全球航空航天巨头凭借深厚的热管理技术积淀,构成研发第一阵营。值得注意的是,中国企业正积极卡位,峰飞航空、沃兰特、小鹏汇天等新兴 eVTOL企业表现活跃,吉利等跨界主体亦在混合冷却技术领域提交较多专利申请,展现出从不同赛道切入、差异化竞争的发展态势。
在技术创新路径上,液冷技术因高效散热特性适配高功率电机场景,成为劳斯莱斯等航空巨头的重点研发方向;风冷技术则由通用电气引领,满足中低功率场景需求;混合冷却技术融合两者优势,吉利在该领域布局领先。部分头部企业还积极布局相变材料、智能热管理等前沿方向,体现了对技术多元化与前瞻性的战略追求。
中国企业“联姻”科研院所
研发合作模式是观察产业生态成熟度的重要窗口。笔者通过分析专利合作申请数据发现,中外 eVTOL产业在创新路径上存在明显差异,折射出不同的发展阶段和战略逻辑。
中国的合作模式高度集中于“公司与研究机构”及“研究机构之间”。中国直升机设计研究所与江西神州六合直升机有限责任公司的合作,本质上是将积累的旋翼航空器技术向eVTOL领域转化,共同开发倾转旋翼、分布式推进等关键技术。笔者将这类合作定义为 eVTOL发展的“国家队”路径——它确保了技术积累的扎实与可靠,但也可能面临市场化速度和商业化思维培育的挑战。
而欧美国家的合作以“公司与公司”为主导。这一模式并非简单的技术买卖,而是深刻的战略绑定。例如,乔比航空、阿彻航空、百合航空等eVTOL整机厂商普遍与核心推进系统供应商建立深度合作关系,以确保性能、可靠性和供应链安全。报告指出,这种合作模式很多是整机厂在为其产品线寻找和培育核心供应商,背后是航空产业“共担风险、共享技术和市场”的长期传统。
这种分工差异背后,折射出中国eVTOL产业起步较晚但追赶迅速的现实。借助新能源汽车产业链在电池、电机等领域积累的技术红利,中国企业在电池热管理等环节实现了有效迁移和快速突破。但在核心传感器、航电通信等基础技术领域,仍一定程度依赖国外技术供给,原始创新和系统集成能力仍有提升空间。
中国加速完善规则与标准
适航认证被誉为 eVTOL行业通往商业化的“黄金门票”。在这场全球竞赛中,各国监管机构面对这一全新航空器类别,走出了截然不同的道路,对产业发展节奏产生深远影响。
笔者对比分析了中美欧三大民航监管机构的适航认证路径发现,美国联邦航空管理局(FAA)和欧洲航空安全局(EASA)延续了传统的审慎监管思路,习惯于先构建完善的理论与法规体系,再开展适航审定工作。FAA依托14CFR Part 21.17(b)“动力提升/特殊类别”框架,EASA则专门制定了《垂直起降飞行器专用条件》(SC-VTOL),两者均强调规则先行、标准明确,但认证周期普遍预计长达4至6年以上。
中国民用航空局(CAAC)则采取了更为积极务实的“边探索、边审定、边完善”策略,本质上是一种“在实践中进行监管创新”的模式。通过专用条件和混合审定基础等灵活工具,CAAC已推动亿航 EH216-S、峰飞V2000CG等产品成功取证,认证周期仅需2至3年,速度远快于欧美同行。
笔者认为,“中国速度”的核心优势在于以时间换取数据和经验,通过快速实践和迭代,建立起以本国运营经验为基础的产业和标准体系。这是一种典型的非对称竞争策略,旨在利用中国独特的制度优势,在新兴产业的“机会窗口期”迅速构筑起难以被后来者超越的壁垒。
但挑战同样不可忽视。当前适航法规体系、审定流程尚不完善,审定效率有待进一步提升。同时,FAA与EASA适航标准协调进程已启动,我国亟需加快融入全球互认体系,为企业拓展国际市场、实现产品“走出去”创造有利条件。笔者建议,应系统构建符合我国实际的适航审定法规与实施流程,积极参与并推动国际适航标准协调,深化与 FAA、EASA等机构的合作互认,将专利布局与标准制定联动推进,推动优势技术领域转化为标准话语权。
低空经济方兴未艾,eVTOL正站上时代风口。借助低空经济这一战略机遇,我国有望打破欧美在传统航空领域的长期垄断,在全新赛道上实现“换道超车”,为全球城市空中交通变革贡献中国智慧与中国方案。
(国家知识产权局专利分析普及推广项目低空经济电动垂直起降飞行器课题组)
(编辑:刘珊)
