2024飞行汽车发展白皮书1.0

2024年4月中国汽车工程学会 项问：项昌乐、张进华、侯福深、李丹 主编：张扬车、公维洁 编委会成员：薛傅龙、王伟达、郑华、杨世春、左世全、昌人力、曲小波、李纪珍、陈鹏、招启车、周源、王贺武、战静静、金伟、杨彦鼎、冯锦山、李晓龙、曹静、李颖、吕颖、曹蕴涛、郭亮、吴传洋、仇明全、田瑜、蒋瑜涛、张磊、季浪、张学新、杨莉、王玉焕、王佳利、侯之超、彭杰、钱煜平、于一、赵立金、马晓、明平文、徐梁飞、苗仲桢、黄晋、王凯、李奥勇、丹聘、徐彬、谢翌、田云、谷海洁、王楠楠、胡桂新、郝佳、王云、王旭飞、张令车、方涛、刘宇杰、程建康、马泽江、李志虎 联合发起单位： 清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室工业和信息化部装备工业发展研究中心交通运输部科学研究院北京理工大学机械与车辆学院中国航空学会 支持单位： 中国第一汽车集团有限公司高端汽车集成与控制全国重点实验室 目录 发展概述 1.1发展历史.5 1.4架构组成 二战略意义 2.1飞行汽车是电动汽车智能化立体化的必然发展10 三问题瓶颈14 3.1.1规则问题.143.1.2市场问题.143.1.3技术问题.15 3.2关键瓶颈16 3.2.1截荷航程.163.2.2智能驾驶.163.2.3适航安全.17 4.1动力技术18 4.2平台技术18 4.3交通技术19 五未来愿景205.1飞行汽车1.0发展阶段，.205.2飞行汽车2.0发展阶段205.3飞行汽车3.0发展阶段21六发展建议226.1明晰飞行汽车发展的技术路线226.2强化飞行汽车产业的需求牵引,226.3突破飞行汽车发展的核心技术.236.4创新飞行汽车发展的产业形态6.5制定飞行汽车相关的政策法规.24口口口口口 发展概述 1.1发展历史 首100多年前发明汽车和飞机以来，人们就一直探索将两者结合起来，设计同时具备地面行驶和空中飞行功能的汽车。飞机实现了天空飞行，但还不能像汽车一样贴近人们的生活，实现交通出行的最大便利性。让汽车飞起来的百年探索主要发生在美国，传统汽车和飞机结合的飞行汽车，结构复杂，使用场景受限，主要是飞行梦想家的小范围实践。 1917年，“飞行汽车之父”柯蒂斯（Curtis）尝试研制人类第一款飞行汽车：1939年泰勒·崔华德（TaylorHoward）设计并制造了第一辆具备可拆卸机翼的飞行汽车原型。此后数十年，飞行汽车不断探索但商业化难以实现，直到1991第一款垂直起降飞行汽车间世，人类对飞行汽车的探索有了新的思路；2016年，优步（Uber）公司发布了《快速飞入城市空中交通白皮书》，电动垂直起降飞行器（eVTOL）正式成为“空中出租车”的主要形式。2021年，通用汽车在在全球最大的信息和通信技术展CES2021上发布了凯拉克飞行汽车和电动穿梭概念车。2023年，AlefAeronautics航认证。 近年来，飞行汽车在中国也得到了积极发展。在中国民用无人机产业引领全球的大背景下，2016年CES国际消费类电子产品展会上，广州亿航发布了其于2012年开始研发的“亿航184”载客无人机。为此，美国著名科技杂志&大众机械》（(PopularMechanic）在杂志封面预言“飞行汽车（FlyingCar）即将面世”。自此之后，电动垂直起降航空器（eVTOL）常 被称为“飞行汽车”。2017年，中国吉利收购美国Terrafugia（太力），标志者中国汽车企业正式进军飞行汽车。近年来，中国企业也取得了一系列显著成就，太力飞车Transition（TF一1）作为陆空两栖的狭义飞行汽车产品，在2019年首次获得美国FAA颁发的轻型运动类航空器适航证。2022年，全球首款载人级两座智能分体式飞行汽车工程样车在重庆发布，这款飞行汽车由中国工程院院士项昌乐团队研发。2023年，亿航216取得全球首张适航证，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。2023年10月，中国民航局颁发首张飞行汽车型号合格证（TC证。（牛 1.2发展现状 进入21世纪，人们在电动化智能化的全新技术体系下，在低空智能交通的全新应用场景中，重新探索飞机和汽车的结合。 技术推动方面，汽车电动化智能化技术的发展，为航空电动化和智能化技术的发展奠定了较好的基础，促使航空飞行器设计正在发生革命性的变化。基于电动化技术的垂直起降飞行器eVTOL可以实现分布式推进，特别是涵道风扇和新能源涡轮电动力的进步，大幅提高安全亢余度、有效降低噪声和成本；而智能化技术的应用将突破飞行器规模化和大众化应用的驾驶瓶颈，并有效避免人工驾驶导教的安全性问题。载物载人eTOL成为航空业大众化的重大历史机遇，将和汽车一样成为具有大众化属性的交通载运工具。 击求牵引方面，飞行汽车的主要应用场景是“低空智能交通”，即城市空中交通和城乡空中交通。拥堵成为当今各大城市普逼面临的难题，传 统的修高架路和地下隧道等举措，已难以有效解决城市拥堵的交通流网络化效应问题，迫切需要利用城市空中交通来缓解地面交通拥堵问题。我国实施乡村振兴战略，城乡空中交通被认为是打通农产品上行和工业品下行双向通道的有效措施之一。同时，在个性化消费市场上，大众消费升级所带来的个性化出行需求也成为驱动飞行汽车发展的重要因素。 中国飞行汽车在低空经济政策引导下有望加速发展。2024年3月5日中央政府工作报告中，强调“积极打造低空经济等新增长引擎”，而2023年底中央经济工作会议，已经提出要“打造低空经济等若干战路性新兴产业”。低空经济是电动化、智能化、大众化低空飞行活动的综合经济形态，通过科技创新形成新质生产力，成为科技含量高、带动作用强、成长空间大的新兴产业及未来产业；无人机在低空经济初级阶段发展中起者主导作用，飞行汽车正成为低空经济的新热点，将推动低空经济发展到方亿级以上的高级阶段，是低空经济发展的战略方向。 1.3行业定义 经过一百多年的发展，飞行汽车已由最初个人梦想家的小范围实践，发展到受到航空和汽车两大领域的重视，并成为资本市场和新兴科技公司关注的热点：飞行汽车的定义，也因成为面向低空智能交道的新型大众化交道运载工具而具有了全新的内。 质义的飞行汽车，是指面向智慧立体交通，具有飞行功能的汽车，是电动化、智能化、立体化的陆空两栖汽车，电动（纯电动/混合电动）、重直起降和智能推进为飞行汽车的三大基本特征。 飞行汽车在技术上可行，需求客观存在，并在交通便捷性具有不可取 代的地位，未来的汽车将“飞”起来。人类正在跨入电动汽车时代，即将迎来智能汽车时代，飞行汽车则是汽车电动化、智能化、立体化的必然发展。 广义的飞行汽车，是指面向低空智能交通和立体智慧交通的运载工具，主要包括陆空两栖汽车和电动垂直起降飞行器eVTOL两大类型。电动垂直起降飞行，是汽车“飞”起来的核心，是飞行汽车的核心关键技术和重要发展阶段。“车”是大众化出行的交通工具，面向低空智能交通的大众化电动垂直起降飞行器eVTOL亦称为飞行汽车。 面向低空智能交通的电动垂直起降飞行器eVTOL，大众化发展将接近汽车量级，与传统通航飞行器不是一个量级：面向低空智能交通的电动垂直起降飞行器eVTOL，规模化发展要求低成本，其生产和供应链要充分利用汽车工业：面向低空智能交通的电动垂直起降飞行器eVTOL，协同化发展要路空一体，低空智能交通与地面智能交通相互融合。eVTOL通俗地称为飞行汽车，因其有利于打造产业生态且易于传播，使用频率越来越高，使用范围越来越广。 1.4架构组成 飞行汽车的架构组成随者电动化及智能化技术的发展与融合、智能交通设施的的不断发展而变化。因此，飞行汽车是一个复杂的综合技术集成体，需要具备空地两栖运动模式切换功能，可实现高效，节能、安全的城市立体交通出行和特殊条件的交通畅通。 飞行汽车通常搭载先进的多源异构传感器、控制器、执行器、计算乎台等装置，融合车辆、航空、机械、电子、控制、材料、信息、交理、通 信等多学科内容，通过建立多方协作机制，聚焦车辆动力学、动力与驱动系统、多域机动平台、电动垂直起降飞行器、无人驾驶等共性技术和前瞻技术。飞行汽车整车架构涉及多个分系统，主要包据飞行驱动系统、地面行驶系统、复材机身、能源系统、航电系统、控制系统、智能驾驶及通信系统。 二战略意义 2.1飞行汽车是电动汽车智能化立体化的必然发展 地面着能交通与低空智能交通将跨界渗透和融合发展，未来的汽车将“飞”起来。当前人类正在跨入电动汽车时代。我国电动汽车发展取得了巨大成就，成为全球最大的电动汽车市场，电动乘用车系计销量占全球45%，电动公交和电动卡车销量更是占到全球的90%以上，是世界汽车发展转型的重要力量之一。电动汽车是新技术应用的重要载体，随者信息通信、互联网、大数据、云计算、人工智能等新技术在电动汽车领域广泛应用，电动汽车正加速智能化发展，预计将在2030年代迎来地面智能交通的智能汽车时代。自前飞行汽车的技术和应用场景更优先支持电动垂直起降飞行功能属性，突出飞行模式优势。随着智能交通技术和设施的不断发展，地面智能交通和低空智能交通将跨界渗透和融合发展，电动垂直起降飞行功能义将在智能化的电动汽车上得到实现和强化，使其立体化为具有陆空两栖功能的电动垂直起降飞行器即陆空两栖飞行汽车，人类将在全新的慧出行交通体系下重新回归和实现关于汽车“飞”起来的梦想。 陆空两栖飞行汽车是电动汽车智能化立体化的必然发展，是未来汽车科技的竞争前沿。由于技术上可行、需求客观存在，直在交通使捷性方面具有不可替代性，立体化的陆空两栖飞行汽车将是汽车未来的必然发展。首先，技术上可行。电动化智能化技术的发展，将突破让汽车飞起来的电动垂直起降和空中智能无人驾驶等核心关键技术，让汽车“飞起来”在技术上完全司可行。另外，电动化智能化技术的发展，使飞行汽车作为未来立体交通的大众化运载工具在技术上成为可能。第二，需求客观存在。交通 拥堵是人类城市化发展面临的最大瓶颈，传统的修路、架桥和隧道等，不能有效解决交通的网络流效应间题；飞行汽车将道路从地面拓展到低空，可有效解决交通拥堵间题。第三，具有不可替代性。人类总是在不断追求使捷性，飞行汽车能够更方使快捷地实现陆空交通的快速切换，相较于传统的地面和空中交通工具换乘，在交通使捷性方面具有不可替代性。飞行汽车已成为汽车发展的战略方向，是未来汽车科技的竞争前沿，代表了交通领域新一轮科技革命和产业变革的发展方向。 2.2飞行汽车是电动航空发展的突破口和重要抓手 电动航空被称为第三次航空技术革命，是航空技术和产业的革新方向。莱特兄第发明的活塞动力飞机上天，实现了航空飞行器的有动力飞行，被称为第一次航空技术革命，标志着人类进入航空时代。二战时期喷气式动力飞机的出现，实现了航空飞行器的高速飞行，被称为第二次航空技术革命。电动航空飞行器的出现开启了航空领城新一轮创新与变革热潮，是航空业绿色化发展、应对全球环境挑战的重要举措，是国际航空科技竞争的制高点。 汽车电动化技术的发展，为航空电动化技术的发展莫定了较好的基础，促使航空飞行器设计正在发生革命性的变化。基于电动化技术的电动垂直起降飞行器即飞行汽车司以实现分布式推进，大幅提高安全余度，有效降低噪声和成本；而智能化技术的应用将突破飞行器规模化和大众化应用的驾驶瓶颈，并有效避免人工驾驶导致的安全性间题。 低空载物和载人电动垂直起降飞行器即飞行汽车将开启低空智能交通新时代。低空智能交通的规模将比传统通用航空大1到2个数量级，体现 出“新通航”的大规模业态优势，将成为低空经济科技革命和产业变革的引领者。面向低空智能交通的载物或载人电动垂直起降飞行器，将和汽车一样成为具有大众化属性的新型交通运载工具，是航空业大众化的重大历史机遇。 电动航空发展将历经短途运输、支线运输和干线运输的发展阶段，飞行汽车是短途运输电动航空飞行器的主导类型。飞行汽车相对于中大型电动飞机，具有技术难度小、带求规模大，产业融合度高的优势。飞行汽车是电动航空的突破口和重要抓手，首干瓦级至兆瓦级电动化技术发展，为十兆瓦级乃至更大功率等级电动航空飞行器