21 июня на конференции «2025 SMM (4-я) Конференция по электроприводным системам и Форум по электроприводным системам для электромобилей — Форум по электроприводным системам для eVTOL», совместно организованной компанией SMM Information & Technology Co., Ltd., компанией Hunan Hongwang New Material Technology Co., Ltd., народным правительством района Лусин и национальной экономико-технологической зоной Лоуди, главный инженер научно-исследовательского центра Dongfeng Motor Group Co., Ltd. Ван Юньчжун поделился своими взглядами на «Применение диверсифицированных энергетических систем в eVTOL».
01 Возможности и вызовы в развитии низкоуровневой экономики
Возможности и вызовы в развитии низкоуровневой экономики — Определение низкоуровневой экономики
Низкоуровневая экономика — это комплексная промышленная форма, основанная на многосценарной низкоуровневой авиационной деятельности, охватывающая новые качественные производственные силы, состоящие из таких технологий, как низкоуровневые летательные аппараты и низкоуровневые интеллектуальные сети связи. Она способствует комплексному развитию отраслей, включая низкоуровневое производство, низкоуровневую авиацию, низкоуровневую поддержку и комплексные услуги.
Воздушное пространство, охватываемое низкоуровневой экономикой, находится ниже 1 000 метров и может быть расширено до воздушного пространства в пределах 3 000 метров в зависимости от особенностей различных регионов и фактических потребностей. Полетная высота пилотируемых вертикально взлетающих и садившихся летательных аппаратов обычно составляет менее 300 метров.
Возможности и вызовы в развитии низкоуровневой экономики — Три основных типа летательных аппаратов в низкоуровневой экономике
Производство низкоуровневых летательных аппаратов является наиболее важной физической отраслью среди четырех основных секторов низкоуровневой экономики. Низкоуровневые летательные аппараты включают в себя в основном традиционные вертолеты, различные беспилотные летательные аппараты и летающие автомобили.
В широком смысле летающие автомобили относятся к транспортным средствам, предназначенным для низкоуровневого интеллектуального транспорта и трехмерного интеллектуального транспорта, в основном включающим два основных типа: наземно-воздушные амфибии и электрические вертикально взлетающие и садившиеся летательные аппараты (eVTOL) (выдержка из «Белой книги по развитию летающих автомобилей»).
Летающий автомобиль
Изначально это относилось к воздушному транспортному средству с возможностями наземно-воздушной амфибии. В настоящее время электрические летательные аппараты с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL), являющиеся популярным средством передвижения для низковысотных полетов, также определяются как важная форма развития летающих автомобилей.
eVTOL (Electric Vertical Takeoff and Landing Aircraft)
Электрический летательный аппарат, использующий технологию электрического вертикального взлета и посадки, способный зависать в воздухе и взлетать/садиться без необходимости взлетно-посадочной полосы.
Он экологичен, имеет низкий уровень шума, высокий уровень безопасности, а общая стоимость его жизненного цикла составляет одну пятую от стоимости вертолета.
В будущем его распространение приблизится к масштабу автомобилей, а его массовое производство и цепочка поставок смогут в полной мере использовать потенциал автомобильной промышленности.
Беспилотные летательные аппараты, вертолеты и электрические летательные аппараты с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL) являются тремя основными физическими носителями для реализации низковысотной экономики.
По сравнению с беспилотными летательными аппаратами, eVTOL обладают более широким спектром функций, помимо перевозки пассажиров и грузов. По сравнению с вертолетами, eVTOL предлагают такие преимущества, как низкий уровень выбросов углерода, низкий уровень шума, низкая стоимость, отсутствие необходимости в взлетно-посадочной полосе и хорошая устойчивость, постепенно становясь основным решением для городской воздушной мобильности.
Возможности и вызовы развития низковысотной экономики — сценарии низковысотного применения
В нем перечислены такие сценарии, как производство и эксплуатация, общественные услуги и авиационное потребление.
Путь коммерциализации: отдавать приоритет жестким потребностям в неурбанизированных сценариях, сначала проводить пилотные проекты в городских сценариях, а на более позднем этапе добиваться полномасштабной интеграции.
Возможности и вызовы развития низковысотной экономики — возможности развития
Низковысотная экономика получила значительное внимание со стороны национальной политики, с частым выпуском политических документов и постепенным открытием низковысотного воздушного пространства для содействия ее развитию.
Она соответствует будущим тенденциям трехмерного, электрифицированного и интеллектуального транспорта, представляя собой голубой океан рынка, который срочно требует развития.
Высокая высота: Самолет ⇒ Полет (С учетом факторов безопасности и требований к авиационному контролю трудно значительно увеличить скорость полета гражданской авиации);
Низкая высота: Нет ⇒ Летающий автомобиль (Решение «точка-точка» для последней мили, преодоление городских пробок и повышение эффективности транспорта);
Наземный транспорт: Автомобили, общественный транспорт, железнодорожный транспорт ⇒ Без изменений (Однако расширяется спектр персонализации, углубляется уровень интеллектуализации, все более распространяется Интернет вещей, а города становятся умнее);
Подземный транспорт: Метро ⇒ Метро (Согласно прогнозам, в ближайшие 30 лет изменения будут относительно незначительными);
Транспортная система в ближайшие 10–20 лет будет представлять собой «высокоинтеллектуальную трехмерную транспортную сеть, в которой доминируют новые источники энергии». «
Прогресс в области электрификации и интеллектуальных технологий НЭА способствует электрификации и интеллектуальному развитию низколетящих летательных аппаратов;
Масштабируемость автомобилей, зрелая промышленная цепочка и применение технологий электрификации могут значительно снизить стоимость летательных аппаратов, что сделает их популяризацию и широкое внедрение возможными в будущем.
Возможности и вызовы в развитии низколетящей экономики — столкновение с вызовами
►В качестве трансграничного интегрированного продукта управленческие функции электрических летательных аппаратов с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL) еще не определены, и существуют общие трудности, такие как отсутствие единых правил, стандартов и сертификации летной годности.
В настоящее время все основано на подходе «каждый случай рассматривается отдельно» в условиях летной годности гражданской авиации, при этом для каждого проекта разрабатываются отдельные специальные условия, что приводит к длительному циклу. Существует настоятельная необходимость в относительно единых стандартах сертификации.
►Технологии все еще нуждаются в прорывах, отсутствует рыночная тяга и вспомогательные средства, а бизнес-модели все еще требуют изучения.
Выдающиеся технологические узкие места: недостаточная дальность полета, слабая безопасность связи и технологии безопасного обхода препятствий и снижения шума.
Нехватка инфраструктуры: совершенствование управления воздушным пространством, строительство взлетно-посадочных площадок и сетей энергоснабжения.
Отсутствие рыночной тяги: недостаточная осведомленность потребителей, высокие рыночные цены и ограниченные сценарии применения.
Недостаточная промышленная интеграция: несовершенные системы связи, навигации и наблюдения, неадекватный оперативный надзор и управление, а также несогласованные межотраслевые стандарты.
На ранних этапах развития требуется больше политического руководства и поддержки со стороны национальных и местных правительств для содействия промышленному росту и улучшению вспомогательной инфраструктуры.
02 Технические пути и ключевые технологии eVTOL
Основные технические пути и ключевые технологии eVTOL — технические пути
Технические пути и конфигурации будут выбираться на основе различных сценариев применения и этапов технологического развития, при этом будут сосуществовать несколько путей и конфигураций.
С точки зрения тенденций технологического развития конвертопланы постепенно становятся основными, и по мере дальнейшего развития отрасли и технологий они будут развиваться в направлении наземно-воздушной интеграции.
Основные технические пути и ключевые технологии eVTOL — техническая архитектура
Интеллектуальная кабина, автономное вождение, силовая установка и система хранения энергии имеют общие технологии с электромобилями, что позволяет использовать взаимодополняющие преимущества в производственной цепочке, интегрированные инновации и совместное развитие.
Поставщики автомобильной промышленности и эффект масштаба помогают снизить затраты на eVTOL, а хорошо налаженные каналы сбыта способствуют широкому распространению.
Автопроизводители становятся основными игроками в секторе летающих автомобилей, не только повышая стоимость бренда за счет межотраслевых предприятий, но и инвестируя в разработку летающих автомобилей и низковысотные операции.
Жесткая конкуренция в отрасли электромобилей способствует раннему внедрению будущих форм транспорта, ищущих возможности для «обгона по новой полосе», при этом летающие автомобили являются одним из ключевых направлений будущего.
Основные технические пути и ключевые технологии eVTOL — электроприводная система
Двигатели привода eVTOL подчеркивают высокий крутящий момент и требуют устойчивой высокой мощности, с более строгими требованиями к охлаждению и резервированию безопасности, в то время как автомобильные двигатели сосредоточены на высокой скорости и плотности мощности.
В качестве основной системы двигатели привода eVTOL требуют чрезвычайно строгих стандартов безопасности и надежности, а также сертификации летной годности, что создает высокие барьеры для входа на рынок.
По мере развития отрасли eVTOL независимая сертификация летной годности для таких ключевых компонентов, как двигатели и контроллеры, станет неизбежной тенденцией.
Основные технические пути и ключевые технологии eVTOL — тяговая батарея
Тяговые батареи eVTOL значительно превосходят автомобильные тяговые батареи по возможностям разряда, плотности энергии и требованиям безопасности.
В нем также изложены цели развития авиационных тяговых батарей на 2023—2035 годы.
03 Применение диверсифицированных энергетических систем в eVTOL
Требования к производительности значительно различаются в зависимости от сценариев использования, особенно в плане запаса хода, что требует использования различных энергетических систем.
Текущая производительность тяговых батарей не способна удовлетворить потребности в запасе хода более 200 км, что делает гибридную силовую установку жизнеспособным решением для eVTOL с большим запасом хода.
Гибридные системы в настоящее время включают в себя масло-электрические и водород-электрические гибриды, при этом масло-электрическая технология является относительно зрелой. Топливные элементы могут обеспечить нулевые выбросы и сверхдальний пробег, но из-за технологических и инфраструктурных ограничений они сильно зависят от политического руководства и поддержки.
Крупные тяжелые электрические вертолеты с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL), оснащенные гибридными силовыми установками, могут обеспечить в несколько раз больший максимальный пробег и грузоподъемность по сравнению с чисто электрическими моделями.
Если крупные тяжелые eVTOL оснащены чисто электрической силовой установкой, то аккумулятор составляет более 40% от общего веса самолета, что приводит к чрезмерно низкой доле полезной грузоподъемности.
Водородные топливные элементы для самолетов используются реже. В настоящее время, поощряемые политикой, как в стране, так и за рубежом, появилось несколько водородных самолетов. Преимущество водородных топливных элементов заключается в их высокой плотности энергии, но они ограничены плотностью мощности стека и системы, что делает их пригодными только для продуктов с небольшой грузоподъемностью и большим пробегом.
Гибридная силовая установка Dongfeng: на основе двигателя «Mach Power», вошедшего в десятку лучших двигателей Китая, были разработаны авиационные двигатели 1,6T и 2,0T. Генератор iG2-150, поддерживающий увеличение запаса хода: это 2-в-1 сборка с высокой степенью интеграции, высокой эффективностью и высокой совместимостью с двигателем.
Также были подробно описаны топливная система Dongfeng и твердотельная батарея Dongfeng, среди прочего.
》Нажмите, чтобы просмотреть специальный отчет о конференции SMM (4-я) по электроприводным системам и форуме по промышленности приводных двигателей 2025 года
