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九游体育入口:低空经济:一场“重新发明方形轮子”的豪赌?

时间:2025-12-24 14:43:18 点击: 作者: 九游体育入口

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低空经济:一场“重新发明方形轮子”的豪赌?

  近年来,随着低空经济热度攀升,截至2024年末,全国低空经济公司数达到14707家,同比增长19.8%,明显高于此前三年9.1%的年均增速。2025年一季度,全国低空经济公司数已经增至16558家,正在迎来新一轮爆发(数据来源:《城市低空经济“链接力”指数(2025)》)。

  低空经济中,基于小型飞行器的娱乐、表演、特定场景运输、农业、勘探等,都已发展出相对成熟的市场。未来,大型的eVTOL(electric Vertical Take-off and Landing,电动垂直起降飞行器),被视为未来空中交通的重要载体,正成为低空经济领域最炙手可热的新赛道。截至到2024年,已披露的融资金额为41.77亿元。

  1907年,法国Breguet兄弟制造了第一架四旋翼式直升机,在此之后的数十年中,四旋翼垂直起降机没什么大的进展。

  究其原因,很大一个因素,就是四轴旋翼是通过不同转速,保持自身姿态,所以,要精确的随时调整四个旋翼的速度,当时的技术还不能很好地完成这一目标。

  进入21世纪,随着微系统、传感器和控制理论等技术的发展,出现了开源四轴飞行器项目。 2010年,Parrot推出首款四轴飞行器产品AR.Drone。笔者还记得当时就在网上看到过四轴飞行器的开源项目。2013年,大疆推出Phantom四轴飞行器,快速地发展壮大。

  据路透社的统计数据,大疆的产品在美国商用无人机市场占据领头羊,市场占有率达47%,遥遥领先于排名第二的竞争对手。而在全球商用无人机市场中,大疆更是一举夺得近70%的市场份额。

  首先,汽油的单位体积内的包含的能量,在12000Wh/kg,电池的单位体积内的包含的能量大致在360-500Wh/kg,二者之间差距在24-30倍左右。60升汽油重量为45kg,要达到这个能量,对应的锂电池重量约为1.5吨。电池虽然单位体积内的包含的能量较低,但对于小型多旋翼无人机,足够了。

  其次,燃油发动机的尺寸和重量都相对较大,不适合小型无人机。航模要用上燃油发动机,起步大小都是一米以上。而且,燃油发动机结构较为复杂,维护繁琐,需要定期保养,增加了使用成本和难度。很难想象,消费者花3000买个无人机拍照,每飞50个小时,就要送去保养一次。相比之下,小型无人机的电机结构相对比较简单,几乎无需维护。

  更重要的是,电池、电机的线性调速更简单,能满足多旋翼无人机的需求。燃油发动机惯性大,转速范围加速和减速都较慢,需要变速箱,油门控制也更复杂,响应更慢。这不仅导致操作难度大,也导致无人驾驶介入较难。

  最后,还有监管的因素。中国空域管理严格,小型四轴飞行器,并不会触发监管。实际上,小型飞行器的发展如此之快,体现了诸多网络技术的发展特征——发展非常迅速,在监管没跟上的时候,形成了一定的市场规模和消费场景,有了很大的用户群体。还有一个监管因素则是,电到处都有,但中国消费者,其实很难获得燃油,加油站,正常情况下不会给油桶加油。

  所以,基于这一些因素,在中国,以大疆为代表的电动无人机就应运而生,快速发展。

  所以,某一些程度上,是因为中国有什么,同时又没什么,扬长避短,就有了小型无人机的成功。而eVTOL,则是在中国小型电动无人机成功的基础上,向大型化发展的一种延伸思路。

  传统通航飞机与直升机的飞行高度常与军用航空器空域重叠,给高空空域协调管理带来非常大挑战。而eVTOL主要活动于1000米以下低空空域,与军用航空器飞行高度形成清晰区隔,减少了管制成本。

  多旋翼型eVTOL问世最早,可以简单地理解为大疆无人机的高级版本,经过控制多个旋翼的升力大小实现飞行,航程较短、速度较慢。这类飞行器,类似于直升机,飞行中既要克服重力,又要克服飞行器前进的阻力。

  相比之下,正常的固定翼螺旋桨飞机,只需克服飞行器阻力,只要有了向前的速度,机翼就能够给大家提供升力,克服重力。所以普通飞机推重比远远小于1都能起飞,而直升机需要出示更大的推重比。举一个生活中的例子,纸飞机,只要有速度,就可以滑翔,但从来没有“纸直升机”。

  所以,就出现了复合翼型eVTOL,有垂直和水平旋翼,分别负责升力和前进。但在巡航平飞时,负责垂直起降的旋翼就是一个“死重”,不但不能起到作用,还会阻碍飞行。所以,复合翼型电机多、成本高、占地面积大。

  于是,技术继续演进,又出现了倾转旋翼型eVTOL,简单地说,就是旋翼可以翻转,垂直起降时垂直放置,巡航时倾斜。这种倾斜又分为半倾转旋翼和全倾转旋翼。

  半倾转旋翼型eVTOL,在平飞时,半倾转的旋翼,会导致效率严重下降,飞行距离受限。全倾转旋翼,则更有优势,巡航时就像传统的固定翼螺旋桨飞机。所以,全倾转旋翼因悬停效率、巡航效率、速度、航程、低噪音等优势,被行业公认为是性能与技术的终极解,长期将成为中长途运输的主流。但其结构也更复杂,需要倾转机构与变桨距机构,故障概率相对增加,研发难度也更大。

  所以,现在国际上比较领先的是Joby S4,还停留在半倾转旋翼阶段。近期在大阪世博会以及加州国际航展上,这款飞行器展示了其可靠性及运营能力的成熟度。

  衡量这款机型,不妨和罗宾逊R44比较。R44‌是由罗宾逊直升机公司研制生产的一款高性能、高可靠性直升机,是500万级别全球保有量最大的直升机。R44和Joby S4的载重差不多,在450—420kg之间。速度也差不多,都在200-220公里,不过R44最大升限为4270米。差距更大的是续航。R44满油续航最大航程约为645公里,Joby S4的单次充电续航是240公里。

  在能耗上,Joby S4优势很大。R44每小时消耗45升汽油,相当于1500度电,而Joby S4的能耗就大幅度下降了,起飞时消耗6-8度电,巡航时每分钟消耗1.5-2.5度电。

  我们能够获得一个结论:大型eVTOL的未来一定是全倾转旋翼。不过,小型四轴飞行器在中国快速地发展的那些逻辑,到了全倾转旋翼身上,可能就未必完全成立了。

  首先,电机不再是唯一选择,也未必是最好的选择。既然已经大型化了,就不存在只能用电机的问题,装得下发动机了。既然已经是倾斜旋翼了,就类似传统螺旋桨飞机,不再需要对转速精确、快速的调节。

  从无人驾驶角度看,普通消费者需要无人驾驶减缓疲劳,提升感受,而电机的精确、快速调整特征,有利于无人驾驶。但对于航空器而言,空中巡航时情况简单,自动驾驶早已是成熟技术,无需对发动机进行精确调整。而下降和起飞的时候,一定是需要人驾驶的。

  其次,在航空器中,使用电池的代价会更大。一般来说,不同场景的飞行器有不同的安全度要求,人少的观光区,飞行器要达到十的负六次方,而人口稠密的城市则要达到十的负九次方的安全度。城市上空、城际间飞行,对安全度要求更高。电动车行驶中自燃,人还有机会逃离,而飞机不能像汽车一样随时停下来,所以,电池可靠性的要求更高。

  对飞机来说,对重量比电动车更加敏感,业内的说法是:“every gram counts”。但无论是把电池的单位体积内的包含的能量提升30倍,还是增强安全性,在化学反应这个古老的领域,没有摩尔定律,目前看不到几十倍的提升这样的前景。

  应该看到的是,电动车的一大推力就是政府。在全球变暖的前提上,很多政府都提出了淘汰燃油车的时间表。电车即便省油不省钱,但由于政府管制,排放等因素,在商业上,仍然是成立的。但在航空器上,并没有一定要用电的政府管制。

  那么,既然全倾转旋翼被认为是最终解决方案,在这个技术路线下,因为对重量更敏感,且没有政府禁令,其实是更适合用燃油发动机。那么,某一些程度上,整个eVTOL的创新道路,在逻辑上,就一步步走向了“鱼鹰”模式。

  鱼鹰是一种成熟的燃油旋转翼机型。鱼鹰现在也有了更先进的替代者。2025年5月美国国防部宣布,贝尔直升机公司为美国陆军未来垂直升力项目开发的倾转旋翼机,V-280“勇士”,作为鱼鹰的替代者,按计划在2030投入到正常的使用中,逐步取代鱼鹰。也就是说,eVTOL的最终结果,可能就是做出V-280这样的机型,最大的不一样就是用电。

  一方面,如一定要电动飞行器,最终就是旋翼路线,即“不用燃油发动机的电动鱼鹰”。这虽然更符合低碳的趋势,但相对较窄的使用场景,会限制行业规模,提升成本。这会使得当下投入的企业的回报期较长、不确定性更大。

  反过来,若使用发动机,又会遇到老问题。某一些程度上,中国发展eVTOL是基于中国三电系统的优势,避开航空发动机的劣势,实现弯道超车。而eVTOL的发展,扩大使用场景,顺着前面的逻辑,产品的演化,还是会涉及到发动机这个老问题。国内并没有适合的已完成适航的国产发动机,发动机自研,周期会很长。选择进口,又有自主可控的问题。

  电动垂直起降飞行器同样获得了美国空军的关注。美国空军于 2020 年2月启动了“敏捷至上”电动垂直起降飞行器演示验证项目,以探索这一新兴技术在短距运输、特种作战、救援搜索等军事行动中的应用。

  但应该看到的是,某一些程度上,国外在eVTOL的投入,是模仿中国的结果。上世纪90年代,美国通用很早就做出了电动车,但后来关闭了生产线,中国却取得了巨大成功。如今,全球关于eVTOL的创新,可说都是在跟随中国的技术选择步伐。

  中国作为一个弯道超车者,搞出了新的技术路线。在激烈的国际竞争中,大家都怕落后,出于一种领先者模仿追赶者的机制,大家也都会去试一试。所谓领先者模仿后发者,是一种“要么一起判断对了正确的技术路线,保持对后发者的优势;要么,一起错判,但这样还是能保持优势”的博弈论策略。

  美国作为技术领先国家,一旦跟随,往往会进步的更快。这反过来,被视为中国需要继续在这个技术路线上大力投入的原因。这就进入了一个自我递归的论证过程。

  根据RotorSpot的统计数据,截至2021年3月1日,美国民用直升机的注册数量达到13257架,位居世界首位。俄罗斯、加拿大和澳大利亚的民用直升机数量也均超过2000架。

  尽管中国的国土面积与美国相近,人口更多,但民用直升机的注册数量仅为1241架,不到美国的十分之一。从人均保有量来看,美国每百万人拥有40.7架民用直升机,而中国每百万人仅拥有0.8架,中国的人均保有量仅为美国的2%。

  这往往用来论证中国低空经济的前景,但是,这些直升机大多数都是用于私人用途,而不是公共定期航班。

  按美国国家运输安全委员会的说法,直升机平均每10万飞行小时出现9.84起事故。我们平时坐的商业航班都是中大型固定翼飞机,事故率仅为直升机的1/10。而采用小型固定翼的飞机承担观光、撒农药、私人出行等杂货的通用航空,事故率为每10万飞行小时7.28起,也比直升机要低。

  这个差别不难理解,固定翼飞机即便发动机失效,也可以靠滑行寻找降落机会。固定翼飞机也比直升机快。所以,相对长距离的航班,不管是安全还是速度,固定翼飞机都是一个更好的选择,短途则可以直接开车。从商业上说,航班化的直升机竞争力很小,直升机的用途更多的是私人拥有。

  本届进博会上,美国安飞公司与御风未来联合参展,其带来的“空中出租车”M1属于复合翼构型,技术上低于半倾转和全倾转旋翼,搭载了4个前拉旋翼和16个垂起旋翼,起飞重量达2.5吨,能载5人,可实现智能化全自主飞行,单次充电续航250公里,巡航速度达200公里/小时。

  据称,低空载人航线年商业落地,按照出品方的初步测算,低空出行大规模实现后,从国家会展中心(上海)飞往阳澄湖或者苏州金鸡湖仅需15分钟即可直达,票价仅109元。

  客观地说,这一段时间和高铁相比,并无优势。上海到苏州的高铁,时间只要23分钟,票价41元。东部大城市向外辐射的高铁班次非常多。和开车相比,也无时间和成本优势。开车点对点,一般也在一小时左右。航班通常要从出发点到起飞站、然后安检、等待,然后再从到达站到目的地,总时间也差不多。如果在西部,城市之间距离相对更大,但续航里程又会成为一个问题。如果要航班化运营,罗宾逊R44满油续航645公里,升限4270米的性能,更能适应中国各地的情况,弥补高铁不足。还有一个潜在的问题是,现在的技术模式,安全性上,显然无法和高铁和开车相比。

  这就意味着,电动载人eVTOL航班化,在经济上,要找到落地的场景,并不是特别容易。真正非常容易落地的场景,是私人、企业具有自己的飞行器。比如,私人出行、商务出行、紧急抢修、医疗救护、空中有人巡查、快速派送,但在这一点上,监管上还有很多路要走。

  所以,某一些程度上,电动载人eVTOL,是用技术劣势去再造一个方形的轮子——因为其单位体积内的包含的能量小,飞得不高,所以,研发出飞得不高、飞得不远的载人飞行器,以适应监管。

  而且,即便做出了,也因为监管的原因,不能投入到真正适合的场景:私人、临时、机动的飞行,而不得不搞并没有竞争力的航班化。所以,某一些程度上,这些创新的全部经济意义,都可以通过零成本的监管创新去获得。

  当然,这并非是说eVTOL一定没有前景,而是说要理性看清楚前路。在前路并不明朗的时候,应该采取更加市场化的方式去小心试错,避免各地大力投入,搞出一个虚胖的低空经济。与此同时,在监管上,要给出更多空间,只有这样,低空经济才能真正飞得起来。

  专注于数字技术发展及相应经济、社会、人文领域的新现象,新问题的公共性观察和研究。

  央视网、第一财经、光明日报、腾讯大家、南方周末、新京报、南方都市报、FT中文网、澎湃等特约作家,多家智库研究员。

  关注时政、财经、科技话题,以深度、专业、理性的态度,去掘现象背后的事实。