中国要抢低空经济这块战略高地，正是为全球未来出行提供多一种选择

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中国要抢低空经济这块战略高地，正是为全球未来出行提供多一种选择

来源：观察者网 科工力量
2024-05-24 15:29:57

【文/观察者网专栏作者 科工力量】5月19日，伊朗总统莱希乘坐直升机失事，莱希及外长阿卜杜拉希扬不幸罹难。

很多人注意到，莱西乘坐的美制贝尔-212直升机是一架有着40年以上机龄的老飞机，关于这架飞机的详细情况，以及它可能出现哪些技术故障，观察者网专栏作者席亚洲和张仲麟已经分别撰文讨论。

根据现有资料复盘就会发现，莱希总统一行人这次出行，直升机几乎是唯一可选的交通工具，但直升机的安全性却是一个硬伤。

这方面的问题，中国也注意到了。去年年底的中央经济工作会议上，首次明确将低空经济列为“战略性新兴产业”，电动垂直起降飞行器（eVTOL）及其配套产业获得蓬勃发展，我们之前也对其做过分析，但更多是从产业角度着重分析其经济属性，这次事件的发生，让我们看到其“战略性”的另外一个维度：安全。

eVTOL的起降条件几乎跟传统直升机完全相同，但其安全性却可以提高好几个数量级，因此在广大地面基础设施不太发达的南方国家，或有广泛的刚需市场。

当前，这条赛道上的领先玩家只有中美两国，谁能率先引领产业发展，谁能尽快在全球获取更大的市场，谁就能率先引领适航取证等相关产业标准和国际规则，我们完全有条件去抢占这座“天王山”。

01. 伊朗政要出行场景与eVTOL典型应用场景高度重合

事故发生在莱希总统出席完阿塞拜疆边境地区的阿拉斯河加西亚水电站揭幕仪式后，返回大不里士的路上。从地图上来看，从揭幕仪式现场加西亚水电站返回大不里士距离只有130多公里，但由于中间隔着一片山区且无法绕过，使得莱希专机机队只能选择从山区中穿过，从其失事位置来看，选择的是沿着山谷河流这一明显地标飞行，距离约50公里。

坠机现场  图源：新华社

其实，伊朗很多领导人都习惯直升机出行，这是几个特点决定的：

首先，伊朗国土面积比较大，有164.5万平方公里，在全球排第十七位。

其次，在地形上，伊朗是世界上山地最多的国家之一，崎岖的山脉把各种盆地、高原分隔开来，平均海拔在900-1500米之间，境内还有1/4的面积是沙漠。

第三，基础设施比较差，伊朗运营的普通公路总里程不到4.5万公里，高速公路只有2700多公里，铁路不到1.5万公里，没有高铁。

再叠加目的地固定翼飞机的起降条件差；可能有特殊保密、安保需求；以及政治人物对经济成本不敏感，但对时间成本高度敏感——综合这些因素的话，直升机出行基本上是当时莱希总统一行的唯一选择。

莱西总统和伊朗政要高频使用直升机的出行场景，不免令我们联想到今天许多eVTOL企业宣传的典型场景。

eVTOL是“电动垂直起降飞行器”的简称，它（复合翼构型和倾转翼构型）兼具直升机可以垂直起降和固定翼飞机速度更快、航程更远的有点。

自去年年初开始，科工力量就一直在关注低空经济这一新兴业态，比如我们今年三月份的视频里提到过某eVTOL企业的这个商业化运营案例：上海至普陀山两地直线距离150公里，飞行时间约47分钟，由于当中并无跨海大桥，地面距离约315公里，耗时约4小时，综合考虑各种成本，企业和研报给出的结论就是，eVTOL适合对经济成本不敏感，对时间成本敏感的商务人士。

02. eVTOL起降条件与传统直升机相似，但安全性可大幅提升

直升机自发明以来，事故率一直大幅高于固定翼飞机的情况。根据不同统计口径，有数据称目前直升机事故率为每十亿英里1.19次重大事故，常见的喷气客机是每十亿英里0.07次重大事故，相差近20倍。也有数据显示，民航客机的安全系数在10的负9次方，直升机的安全系数在10的负6次方，两者相差1000倍。

直升机的高事故率源于直升机复杂的机械结构和高强度的使用环境。

传统直升机的旋翼系统

1. 机械结构复杂：直升机的旋翼系统包括主旋翼和尾旋翼，一般而言，一架直升机只有1-2台发动机，靠内燃机把化学能转化为机械能，再依靠复杂的传动系统调整动力螺旋桨，比如改变其倾斜角度，来实现飞行姿态的调整与机动，在这套复杂的系统中，任何一个部件发生故障，都可能导致整个飞机动力或操控系统失灵。

2. 维护需求高：虽然定期维护可以减少故障发生，但其高度复杂的机械系统决定了直升机的故障率要高于固定翼飞机。但维护保养又成为一道门槛，特别是在长期遭受制裁的伊朗，以及一些经济发展较差的国家和地区。

3. 飞行环境复杂：直升机多在低空飞行，经常面对城市、山区、森林等复杂环境，气流多变，受气候条件影响较大，地形障碍物也较多，对飞行员的技术和机载设备要求较高。

4. 操作难度大：直升机的起降比固定翼飞机复杂，尤其是在临时起降场地上或遇到恶劣天气时，操控难度大幅增加，需要飞行员具有极强的应变能力和飞行经验。

莱西总统的机队正是在飞行过程中遭遇浓雾天气，飞机在即将脱离小高加索山脉山谷、进入高原荒漠地带时发生问题，撞到了山谷一侧的山坡上，坠机地点位于东阿塞拜疆省瓦尔扎甘，撞击点海拔高度约1430米，位置坐标北纬38.770度，东经46.721度。

而eVTOL由于其电机分布式动力带来的高度稳定性，其安全性足以比肩传统固定翼飞机，甚至更高。

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同济大学航空与力学学院教授、飞行器工程研究所所长沈海军为我们对比了eVTOL与直升机的相关特点，他告诉科工力量：

1. 电动机比内燃机更加简洁、可靠。内燃机将化学能转化为机械能，不论是动力输出还是传动，这套系统都相当复杂。直升机的前进、后退、左右移动，要 依靠调整位于顶部的动力螺旋桨的倾角，以及尾部螺旋桨轴的倾斜方向来实现。与电机相比，其结构要复杂得多。

相比之下，电机通过交流电产生电磁场，直接驱动轴输出动力，非常简洁，因此可靠性更高。

2. 电动机使分布式动力成为可能，带来额外的稳定性和安全冗余。电动机的简洁和低成本使飞行器的分布式多动力成为可能。只要有合理的布置，多点的升力一定比单点更加容易实现整体稳定。

举例来说，现在大家对电动多轴无人机已经司空见惯，它的特点就是极佳的稳定性，即使是没有受过系统训练的人，都能轻易上手飞行；如果换成直升机或固定翼飞机航模，那是绝对做不到的。无论是传统直升机还是固定翼飞机，在起降阶段的事故概率都是最大的，这是因为低空的复杂环境，而现在的eVTOL无论哪种构型（主流构型有多旋翼、复合翼、倾转翼三种），在起降阶段都相当于一个多轴飞行器，其安全性大幅提升。

多旋翼还会带来额外的安全冗余。传统直升机就是单旋翼，eVTOL（电动垂直起降飞行器）现在普遍是多旋翼甚至十几个旋翼，即使有两三台电动机损坏，照样可以飞行。

3. 电动机响应速度比内燃机更快，与数字化、智能化的控制系统更容易结合。今天电动车的零百加速动辄3秒、2秒，较传统燃油车大幅提升，电控系统也比传统机电系统更加简洁，eVTOL也是如此，更快的动力输出、更简单的操控，对于应对处置突发情况非常有帮助。

4. 在高原环境下，电动机比内燃机更具优势。高原环境空气稀薄，对旋翼结构获取动力会产生一定影响，更少的氧气也会影响内燃机的动力输出。电动机也会受第一点因素影响，但不会受第二点因素影响，因此更具优势。

03. eVTOL可融合固定翼飞机与直升机两者的优点

垂直起降是传统直升机的核心优势，但缺点也是明显的，航空界有一个说法是“没有机翼（固定翼）的飞机飞不快”，因为它平飞时无法获得机翼上的气动力，因而无法飞得更快、更远。

人类追求垂直起降和固定翼飞行器融合的努力从未停止，最近一个比较典型的例子就是“技术超前”的美军“鱼鹰”倾转翼飞机。

美军“鱼鹰”倾转翼飞机  图源：搜狐新闻

它是美国海军陆战队的最爱，它无需跑道滑行，能够像直升机一样直接在原地起飞，同时还能以远超普通直升机的速度和航程完成中远距离飞行，是目前最适合登陆投送任务的空中装备之一。

同时“鱼鹰”也因为高事故率而广为人知。各种各样的事故都有其复杂的直接原因，但概括起来也很简单，就是复杂、笨重的内燃机动力系统，与旋翼倾转操作过程中所必须的高度精细化控制不匹配的问题。问题不出在倾转翼构型上，而是出在技术不成熟。

而一旦动力由内燃机变成简洁可靠的电动力，如前所述，两个单点动力变成十几个分布式动力，并且能够快速响应新一代的飞控系统的精准控制，那就打开了新的空间。目前美国领先的eVTOL公司joby和archer尝试的都是倾转翼构型，国内时的科技、小鹏汇天、沃飞长空等企业都在进行倾转翼构型飞行器的开发。

另外，“鱼鹰”的事故有60%是在旋翼倾转过程中发生，那么可以舍弃这一较高风险的过程，使用一部分电机提供垂直升力，一部分电机提供水平动力的复合翼构型，更便宜、更轻巧的电动机动力使这种方式也具有相当的经济性。

eVTOL几种旋翼的构型对比



目前国内外eVTOL赛道的头部企业概况

“虽然eVTOL的前景广阔，而且目前来看，已经可以平替一部分小型直升机，但要取代大型直升机还不太现实，”沈海军告诉我们，这主要是受到当前电池能量密度的限制，相对于汽车，飞行器对重量更加敏感，“堆电池”增加续航的方式是不可取的。

目前，国内唯一“三证”齐全的亿航无人机，由于采用多旋翼架构，其飞行速度仅有50-80公里/小时，飞行时长在1小时左右；使用倾转翼构型的话，飞行速度可以达到200公里/小时左右，使用复合翼构型的话，在150公里/小时左右，但飞行时长仍是问题。解决方案上，一是可以等待固态电池的突破，二是燃油或氢能的燃料电池也是可选项。

最后，飞行器的发展远远不局限于飞行器本身，更在于基础设施体系的支撑，卫星定位系统、天地泛在、通感一体的通信系统、AI能力等等，都是对新一代电动智能飞行器的必要支撑，也是飞行安全的有力保证。

总之，类似伊朗政要的出行刚需，在全球广大南方国家，甚至西方发达国家的部分地区，都是较为普遍的，中国如今大力发展低空经济，正是要抢占这块战略高地，也是为全世界提供多一种选择。