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飞行汽车是面向未来立体智慧交通的陆空两栖运载工具。近日交通部、科技部联合印发《交通领域科技创新中长期发展规划纲要（2021—2035年）》，已将发展飞行汽车写入规划纲要。飞行汽车是汽车、航空和新能源跨界融合发展的结合点。同时也是新材料、人工智能、新一代信息技术在未来的重要应用场景。飞行汽车作为面向城市空中交通和未来出行的新型交通工具，正日益受到重视。

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飞行汽车简述

飞行汽车的通俗定义是指既能在空中飞行也能像汽车那样在陆地上行驶，可以实现远距离载人的陆空两用交通工具。

1.1分类

（a）按起降方式分类

根据目前在研和已经成功推出的陆空两用飞行汽车起降方式，它们分为滑跑起降和垂直起降两种。

滑跑起降陆空两用飞行汽车需要专用的飞行跑道或者交通管制允许的机动车公路进行起飞和降落，吉利旗下的TF-1为其中的一款。

垂直起降陆空两用飞行汽车则可以摆脱专用飞行跑道或机动车公路的束缚，像传统直升飞机那样，在建筑物楼顶或者任何稍微开阔的平地上起降，典型的有荷兰公司Pal-v的Liberty。

（b）按动力形式分类

由于历史和技术的原因，现有市面上的陆空两用飞行汽车所用能源均为燃油。而使用电能尚在概念阶段且新闻效应比较大的则有广州汇天的第六代飞行汽车。

新兴的eVTOL，英文全称为：Electric Vertical Take-off and Landing，直译为“电动垂直起降飞行器”。通俗的定义是指以电能为动力，无须专用飞行跑道或机动车公路即可实现垂直起降的空中“飞行汽车”。目前，全球比较有代表性的eVTOL，有德国Lilium百合花公司的试验型五座飞车和美国JOBY公司的五座飞车等。

飞行汽车分类

1.2应用场景及全球市场预测

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载客

• 城市载客：主要包含城市空中出租车和机场空中班车两个部分，价值体

• 现在避免地面交通拥堵，节省出行时间，提高城市出行效率。

• 城际通航

• 公务机

• 景区空中游览

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载货

在货运领域，特别是对时效性要求较高的生鲜、商务函件等，将大概率首先替代一部分传统中短途航空和中短途卡车。

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公共服务

eVTOL相对传统直升机的成本、安全和噪音优势，让它在城市消防、医疗救护、搜索救援、农林植保等公共服务领域的大规模应用成为可能。

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军警市场

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私人家用市场

目前国内外电动飞行汽车的研发，主要以城市空中交通的空中出租车和空中巴士为应用场景。罗兰贝格（Roland Berger）公司在2018年发布的《城市空中交通——一种新型交通方式的兴起》研究报告中，预测到2025年将有3000架飞行汽车投入使用，随后呈指数增长；预测到2050年全球范围内将有近10万架飞行汽车用作空中出租车、机场班车和城际航班服务。

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飞行汽车轻量化开发进展

为克服交通拥堵这一难题，波音、空客、贝尔、巴西航空、中航工业等传统航空企业巨头均已布局电动飞行汽车的研发。国内外一些汽车厂也已经加入飞行汽车制造的行列。典型的有吉利、小鹏、现代、丰田、雷诺等。亿航等新兴科技公司，更是面向城市空中交通的电动飞行汽车研发主力军据不完全统计，目前全球共有200多家科技创新公司正在研发电动飞行汽车。

表1 主要飞行汽车公司

（来源：晚点LatePost）

表2 航空企业电动飞行汽车研发

表3 汽车企业电动飞行汽车研发

表4 新型科技公司典型电动飞行汽车研发

当前飞行汽车面临的3大主要瓶颈与障碍为垂直起降与推进噪声大且效能低，车身升阻比小、底盘重和结构碰撞安全性差，以及低空飞行驾驶安全性问题。高功率密度电动推进、高升阻比轻质车体、低空飞行智能驾驶是解决上述3大瓶颈障碍的主要途径与核心关键技术。轻量化技术的运用能有效减少飞行汽车车身质量，有效提高续航能力。

图2 典型电动飞行汽车的最大起飞重量与航程分布

（表2-4，图2 来源：张扬军,等:飞行汽车的研究发展与关键技术）

2.1车身轻量化

车身轻量化技术是飞行汽车与传统汽车共同关注的重要技术。例如2005—2009年，欧洲Super LIGHT-Car计划中9个国家的30余个科研机构通过材料组合等方法实现汽车降重37%。通过结构优化、新型轻质材料以及先进加工成型工艺等途径可实现车身轻量化。但与传统汽车相比，飞行汽车须重点关注飞行状态下的结构可靠性与安全性。飞行状态下，飞行汽车受力主要是在气动舵面、升力体以及升力体与机体结合处等部位，除了机械振动以外，还需重点关注气动激振力对飞行汽车车体结构的影响，包括车体低周/高周疲劳问题，以及车体颤振问题等。

2.2底盘轻量化

传统汽车底盘由制动器、悬架、转向机构、变速箱等组成。一般轿车底盘重量为500～800 kg。现有飞行汽车方案，考虑到能耗和航程，基本都去除了底盘，极大削弱了地面行驶功能。在保证飞行汽车地面行驶具有良好制动性、平顺性与操控性的前提下，大幅度降低底盘重量是飞行汽车实现陆空两栖的关键。

2.3电池系统轻量化

当前动力电池的技术和产品发展主要来自电动汽车发展的需求牵引。预计到2025年，通过电池生产工艺的改进和电池组组装工艺的进步，以及固态电池、锂硫电池等新体系动力电池技术的突破，动力电池单体和系统的比能量可分别实现350 Wh/kg和250 Wh/kg。在动力电池单体能量密度提升技术的基础上，进一步通过轻量化技术有效提高电池系统的能量密度，将是飞行汽车动力电池的重要发展方向。

2.4电机轻量化技术

电机虽在电动汽车中使用广泛，但因航空对电机重量更为敏感，目前高功率密度电机的技术和产品发展主要由电动航空特别是飞行汽车发展需求所牵引。目前车用电机的额定干质量功率密度最高约为2 kW/kg，航空推进电机通过使用具备更高耐温极限的绝缘材料、更高磁能密度的永磁材料和更轻的结构材料，已经可使电机本体的额定功率密度超过5 kW/kg。通过改善电机的电磁结构设计，预计2030 年电机本体的额定功率密度可达10 kW/kg。通过提升电磁设计技术、热管理技术和轻量化技术降低电机结构重量和散热系统辅助重量，不断提高电机的功率密度和宽范围变工况动力输出能力，也是飞行汽车电动化动力系统的重要研究内容。

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轻量化技术应用案例

3.1西安美联航空技术有限责任公司飞行汽车

2017年相关报道展示了我国首辆飞行汽车——西安美联航空技术有限责任公司还处在生产中的飞行汽车。飞行汽车采用的方向盘和座椅均与F1赛车一模一样，制作座椅的材料是玻璃钢材质。飞行汽车的外部材料采用的是碳纤维和高强度钛合金。整个飞行汽车的重量是450千克。其最大起飞重量为600千克，巡航最大速度能达到180km/h，两轮驱动，行车速度为120 km/h。它装有一个70升的油箱，使用普通97#有铅或无铅汽油，可飞行3~4小时。

3.2太力飞车Transition（TF-1）

2021年吉利科技集团旗下太力飞车Transition（TF-1）获得美国联邦航空局（FAA）适航证书。这是FAA首次给现代飞行汽车产品颁发适航证书。太力飞车Transition （TF-1）的机身采用了大量的复合材料，并且采用混合动力技术，设计最大起飞重量约850公斤，巡航速度每小时167公里，巡航高度可达3000米，航程可达670公里，可搭载两人，油耗仅相当于2.0T汽车的油耗。

3.3小鹏汇天六代飞行汽车

2021年10月，小鹏汽车官方发布了小鹏汇天第6代飞行汽车官图及部分信息。据悉，第6代飞行汽车预计2024年量产，第6代飞行汽车是可陆地行驶的汽车同时也是安全的低空飞行器，通过螺旋桨叶折叠机构以实现飞行和陆地的融合，通过轻量化材料、高能量密度电池、高功率密度电驱系统以及机械机构集成式设计，汇天六代飞行汽车的车体重量仅为小鹏P7的50%。

3.4 小鹏智能飞行汽车旅航者X2

2022年3月，小鹏宣布旗下小鹏汇天已经完成了其最新款智能飞行汽车旅航者X2的多次试飞；并且已经于3月10日首次抵达荷兰，在欧洲地区亮相。旅航者X2是小鹏汇天第五代双人智能电动飞行器。X2首次采用封闭式座舱，全机身采用碳纤维结构，空机含电池重560公斤，可搭载2位乘客，最大载重200公斤。

3.5 雷诺欧洲“宏光 MINIEV”飞行汽车

2021年，雷诺汽车发布了一款名 AIR4的飞行汽车，其灵感来源正是雷诺经典车型雷诺 4L，该车被誉为欧洲“宏光 MINIEV”。作为一款飞行汽车，AIR4 全由碳纤维制成，四个车轮被螺旋桨取代，看上去就像超大号大疆无人机，每个螺旋桨可以产生95公斤的垂直推力。在性能方面，该车最大飞行高度700米，最快飞行速度26米/秒，飞行最大倾角70°，最大矢量推力380公斤，搭载 22000mAh 锂聚合物电池供电。

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总结

虽然多家车企已经开启了飞行汽车的研究，但其发展仍面临规则、技术和市场等多方面的困境。但是，飞行汽车的发展前景是有客观的需求牵引和技术支撑。

需求方面，城市交通拥堵是当今各大城市最普遍的难题，传统修高架桥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。城市交通迫切需要通过飞行汽车，安全而环保的开发和利用城市低空的三维空间，从而实现立体智慧交通。

技术方面，电动汽车和智能网联汽车的长足进步，为电动飞行汽车的发展做好了技术和产业储备电动飞行汽车的出现，使得高安全性和低噪音的城市空中交通成为可能；汽车电动化和智能化的发展将建立“陆空一体化”，航空电动化和智能化的发展将建立“空地一体化”，这两方面技术的发展必将为未来的立体智慧交通提供支撑。

近年来，交通运输领域碳排放占我国终端碳排放约10%~15%，而一个中等城市因交通拥堵而导致的碳排放，占地面交通碳排放的30%左右，大城市比例更高。飞行汽车直接运营在可预期的将来规模有限，但由飞行汽车带来的地面交通减碳效应将大幅降低整个交通运输行业的碳排放。在我国积极推动“碳达峰、碳中和”的背景下，包括飞行汽车在内的交通等行业都越来越重视减排与脱碳。因此飞行汽车更需要轻量化，更多技术请关注2022年7月6-8日举行的“2022亚洲汽车轻量化展览会“，了解更多轻量化前沿技术解决方案。

*注：图片来源于网络

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