在全球经济格局不断演变的当下,新兴赛道正以前所未有的速度重塑着各个行业的版图。其中,低空经济作为一片充满潜力的新蓝海,正吸引着越来越多的目光。随着技术的飞速发展和政策的逐步放开,低空经济有望成为推动经济增长的新引擎。而在这一领域中,电动飞机尤其是在无人机应用方面的技术突破,以及固态电池技术的成熟,正成为备受瞩目的焦点。
低空经济,这一以低空空域(通常指海拔 1000 米以下)为依托,涵盖了通用航空、无人机、低空旅游、航空物流等多个领域的综合性经济形态,近年来呈现出爆发式增长。根据中国民用航空局的预估,2025 年中国低空经济市场规模将达 1.5 万亿元,到 2035 年更是有望飙升至 3.5 万亿元。这一迅猛的发展态势,不仅得益于技术的进步,更离不开政策的大力支持。 2024 年,“低空经济” 首次被写入政府工作报告,从中央到地方,一系列支持政策密集出台。国家发展改革委低空经济发展司的正式挂牌成立,更是为低空经济的发展提供了强有力的政策保障和协调机制。各地纷纷积极响应,加大对低空经济的投入,推动相关基础设施建设和产业布局。 在应用场景方面,低空经济展现出了极为广阔的拓展空间。从城市空中交通的电动垂直起降飞行器(eVTOL),到物流领域的无人机配送;从农林植保中的无人机作业,到低空旅游的观光体验,低空经济正深刻地改变着人们的生活和生产方式。例如,中企峰飞航空的 “盛世龙” 电动垂直起降飞行器,成功完成了从深圳至珠海的 “空中出租车” 试飞,仅用时 20 分钟,为缓解城市交通拥堵提供了全新的解决方案。美团的无人机配送服务也已在中国多个城市开通 53 条航线,累计完成订单超过 40 万单,极大地提高了物流配送效率。 在电动飞机的发展进程中,电池技术的突破至关重要。固态电池,作为一种具有高能量密度、长寿命及高安全性等显著优势的新型电池技术,被广泛认为是未来电动飞机动力的关键所在。与传统的液态电池相比,固态电池采用固态电解质替代了液态电解质,这一变革不仅有效提升了电池的能量密度,减少了电池的体积和重量,还极大地提高了电池的安全性,降低了起火爆炸的风险。
然而,固态电池的量产之路并非一帆风顺。目前,固态电池电解质可能使用一些高价稀有金属,同时其生产要求和设备投入更高,导致总体成本高昂。此外,电解质的选择、正极和负极材料的优化以及界面问题的解决,都成为了固态电池产业化面临的挑战。 在制造层面,干法和湿法工艺的争议以及复杂的生产技术要求,也增加了设备投入和生产难度。
尽管面临诸多挑战,但各大车企和电池企业对固态电池的研发热情丝毫未减。梅赛德斯 - 奔驰宣布,其搭载全固态电池的测试车于本月正式启动道路测试,测试结果显示,搭载该电池的纯电 EQS 测试车续航里程增加 25%,单次充电续航里程超 1000 公里。据悉,此次测试车搭载的固态电池电芯由 Factorial Energy 提供,电芯阳极采用锂金属,系统能量密度 450Wh/kg。 国内企业也在固态电池研发方面取得了显著进展。岚图已启动第三代固态电池的技术迭代,计划通过 AI 算力加速固态电池产业化研发。早在 2021 年,岚图第一代半固态电池已批量应用于梦想家和追光纯电车型上,电芯能量密度可达 230Wh/kg;2024 年,第二代半固态电池装车验证,搭载该电池的岚图追光纯电续航可达 1000 公里,实现了充电 10min 续航 250km,安全性上也做到了电芯挤压至 90% 不起火、不爆炸。 根据中国科学院院士欧阳明高的预测,中国企业的全固态电池将在 2027 年实现上车。全国政协常委、经济委员会副主任苗圩也将全固态电池的量产时间节点锁定在 2027 年,他表示,随着量产技术工艺逐渐成熟,2027 年前后全固态电池将实现小批量生产。 分布式推进系统提升性能 在电动飞机的技术体系中,分布式推进系统成为了一大亮点。以电动垂直起降无人机为例,这种系统通过在飞行器的不同部位安装多个小型推进器,取代了传统的大型发动机和复杂的机械传动系统。这一创新设计使得飞行器的结构更加简单、重量更轻,不仅降低了噪音,还显著提高了安全性。例如,美国翼动力公司设计的 “变翼 (Transwing)” 电动垂直起降无人机,采用了类似 “平直翼 + 多旋翼” 的独特设计,其机翼分为内外两段,4 个发动机舱连同旋翼固定在机翼外段上。通过机翼外段的位移与 “变形”,实现了飞行状态的切换,机身更加紧凑,机翼折叠后占地面积能缩减至 1/3 左右,适合在多种复杂环境下执行任务。
气动构型多样,各有优势
电动飞机的气动构型也呈现出多样化的发展态势。多旋翼技术已经相当成熟,具有悬停时间长的优点,但其载重小、能耗高,飞行范围有限,适用于短途旅行和一些对载重要求不高的应用场景,如城市内的小型物流配送和低空拍摄等。复合翼和倾转翼则仍在实验阶段,复合翼适用于城际通勤及消防救援等场景,能够在保证一定载重能力的同时,实现较长距离的飞行;倾转翼则更侧重于远距离通勤,通过改变机翼和发动机的角度,在垂直起降和水平飞行之间灵活切换。而倾转涵道风扇,虽然仍处于漫长的可行性验证过程中,但其独特的设计和潜在的性能优势,也让人对其未来的应用充满期待。
面临技术挑战与突破方向
尽管电动飞机在无人机应用方面取得了一定的进展,但仍然面临着诸多技术挑战。高性能动力电池的能量密度和续航能力仍然是制约电动飞机发展的关键因素之一。虽然固态电池技术有望带来突破,但目前仍需进一步降低成本和提高量产效率。电机与电驱技术的优化也至关重要,需要提高电机的效率和可靠性,降低能耗。此外,适航审批与安全标准的完善也是当务之急。随着电动飞机的应用场景不断拓展,如何确保其在复杂环境下的安全运行,成为了行业发展必须解决的问题。未来,需要通过技术创新和标准制定,推动电动飞机在无人机应用领域的持续发展。