全球飞行汽车历史回顾
飞行汽车定义
由于出于营销和便于沟通等原因，eVTOL制造商和媒体习惯性地将eVTOL称为“飞行汽车”，因此本报告中所指的飞行汽车既包括陆空两用飞行汽车。 eVTOL，是近年来兴起的一种垂直起降飞行器。
1.什么是陆空飞行汽车？
它通俗的定义是：能像汽车一样在空中飞行、在陆地上行驶、能长距离载人的陆空交通工具。
根据目前正在研发并成功发射的陆空飞行汽车的起降方式，分为滚动起降和垂直起降两种。
滑行起降陆地和空中飞行器需要专用的飞行跑道或者交通管制允许的机动车道起降。典型的例子就是吉利的TF-1；
吉利旗下Terrafugia研发的F-1陆空飞行汽车
吉利旗下Terrafugia公司研发的TF-1陆空飞行汽车
垂直起降的两栖飞行汽车可以摆脱专用飞行跑道或机动车道的限制。与传统的直升机一样，它们可以在建筑物的屋顶或任何稍微开阔的平坦地面上起降。一个典型的例子是荷兰公司Pal-v Liberty。
Pal-V公司垂直起降飞行汽车Liberty
由于历史和技术原因，市场上现有的陆地和空中飞行汽车使用的能源都是燃料。电能的利用还处于概念阶段，有比较大的新闻效应，比如广州汇天的第六代飞行汽车。
广州回天2021年10月发布第六代飞行汽车概念
2.什么是电动垂直起降？
eVTOL的英文全称是：Electric Vertical Take-off and Landing，直译为“电动垂直起降飞机”。通俗的定义是：以电能为动力，无需专用跑道或机动车道即可垂直起降的空中“飞行汽车”。
由于其价值主张最初是在空中载人或货物，因此不具备机动车道路行驶的功能，而且许多电动垂直起降飞机甚至没有设计轮子。
目前，国际上比较有代表性的eVTOL包括德国Lilium公司的实验性五座飞行汽车和美国JOBY公司的五座飞行汽车等。
德国公司Lilium的全电动实验性五座电动垂直起降飞机
美国Joby公司的五座eVTOL
一、飞行汽车的发展历史
（一）陆地和空中飞行器的历史回顾
第一辆陆空飞行汽车的问世已经有一百多年了。著名的早期航空先驱、“飞行汽车之父”格林·卡特于1917年研制出一款名为“Autoplane”的飞行汽车，采用分体式设计，飞行部分和车辆部分可以分离。飞行时，两者结合，地面行驶时仅使用车辆部分。
卡特里斯于1917年开发的陆空两用分体式飞行汽车“Autoplane”
1917年卡特里斯研制的陆空分体式飞行汽车“Autoplane”的工程图
虽然这辆飞行汽车只完成了几次激动人心的短暂“跳跃”，从未翱翔天空，但它作为人类对飞行汽车的首次成功探索，已被永久地载入史册。
在过去的 100 年里，已经出现了 3000 多种用于陆地和空中用途的“飞行汽车”设计，并生产了数十个原型车，其中大多数是固定翼解决方案。
其中，世界上第一辆也是迄今为止唯一获得普通适航证书和车辆驾驶执照的陆空飞行汽车是由美国设计师莫尔顿·泰勒开发的“Aerocar”，于1949年进行了首飞。 1956年获得美国民航局（CAA）（FAA前身）颁发的适航证书。
“Aerocar”陆空两用飞行汽车
此外，还有两款陆空两用飞行汽车在适航认证方面取得了非常重要的成果。
一款是TF-1，由中国吉利集团旗下的Terrafugia泰力公司经过十五年的研制开发。 2021年初，获得美国联邦航空管理局颁发的“轻型运动飞机”（LSA）类别的特殊适航证书（特殊适航证书）。虽然重量超出了LSA类别规定的标准，导致在认证过程中申请了很多偏差和豁免，但获得包机适航证书并不容易。
另一种是斯洛伐克Klein Vision开发的AirCar，该车于2022年初获得了斯洛伐克交通管理局颁发的适航证书。
该公司联合创始人Anton Zajac在接受媒体采访时宣称：“适航证书是按照所有EASA成员国规定颁发的官方证书。因此，Aircar可以飞往英国，我们确实计划在不久的将来从巴黎飞往伦敦。”
Aircar，Klein Vision开发的陆空飞行汽车
(2) eVTOL历史回顾
据美国垂直飞行协会（VFS）网站介绍，成立于2009年的eVTOL先驱JOBY是全球已知最早涉足这一领域的公司。它在成立之初就开始秘密研发eVTOL。根据该公司2021年的预测，如果适航认证顺利进行，他们的空中出租车服务将在2024年推出。
eVTOL的概念于2011年提出，即JOBY成立两年后。世界直升机巨头意大利公司“August Westland”在一个名为“Project Zero”的项目中首次提出了eVTOL产品概念。
该项目旨在验证eVTOL全电动驱动、新型推进模式等一系列先进技术和理念。经过这次尝试，航空界认识到，拥有近百年历史的直升机在民航领域有着巨大的颠覆性创新空间。 eVTOL 将改进能源类型、分布式电力推进、结构设计、控制系统和安全性。足以给人类的出行和生活带来巨大的价值。
2014年，美国直升机协会（AHA）和美国航空航天学会（AIAA）在弗吉尼亚会议上正式肯定了eVTOL概念。于是，全球传统航空公司、车企、创投机构以及eVTOL新势力纷纷启动、推动或加速在eVTOL领域的创业项目。
真正让eVTOL流行起来的，是全球共享出行巨头Uber。 2016年，Uber提出“Uber Elevate”城市空中出租车计划，直接引发了全球eVTOL浪潮。
优步空中出租车
此时，已有70多年历史的VFS意识到，随着电池、电控、电机、轻质复合材料、飞控等关键技术的发展，eVTOL极有可能引发新一轮的电动垂直起降。航空革命。
2017年，VFS编制了业界首个eVTOL目录并向社会发布。同时，希望通过相关工作帮助行业企业、研究人员和政府机构共同突破技术、法规、基础设施、交通管理和安全等问题。许多商业障碍。
随后，监管部门还加大了适航审定等层面的监管创新工作。
2019年，欧洲航空安全局（EASA）针对eVTOL认证发布了新的航空管理法规，旨在为eVTOL建立新的、更有针对性的监管体系。
美国联邦航空管理局（FAA）修订了原小型飞机航空法规的认证部分，允许电动垂直起降飞机的机身、发动机和螺旋桨作为一个整体进行认证。这使得 eVTOL 设计理念能够与推进系统和机身高度集成。监管支持。
至此，eVTOL产业发展的外部障碍已经开始被一一清除。
这些促使全球电动垂直起降项目如雨后春笋般涌现。根据VFS发布的eVTOL目录，目前全球正在开发的eVTOL数量已从最初的6款激增至数百款。
其次，在资本市场的帮助下，eVTOL初创企业的融资条件实现了历史性突破。
2019年，全球首支eVTOL股票广州亿航智能在美国纳斯达克上市。
进入2021年之后，全球eVTOL初创企业上市步伐大大加快。截至报告发布之日，已有四家已于2021年以SPAC形式完成上市，分别是美国的JOBY、德国的Lilium、美国的Archer和英国的Vertical Aerospace。
此外，除了德国volocopter暂停上市计划外，巴西航空工业公司旗下Eve UAM已于2022年第二季度敲定上市。
届时，eVTOL上市公司的全球分布格局将是：美国2家、中国1家、德国1家、英国1家、巴西1家。
全球eVTOL产业崛起背景及典型特征
一、兴起背景
（一）全球气候变暖，各国政府一致行动，努力减少碳排放
2015年12月12日，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》。 2020年后应对气候变化全球行动已作出安排。
《巴黎协定》明确提出将全球平均气温较前工业化时期上升幅度限制在不超过2摄氏度，并力争将气温上升限制在不超过1.5摄氏度。
这意味着人类社会开始了工业革命以来最大规模的能源结构变革。
作为全电动飞行器，eVTOL的出现顺应了时代的发展趋势。
（二）电动汽车产业快速发展
根据Canalys最新的全球电动汽车市场销量统计，2021年全球电动汽车（EV）销量将达到650万辆，同比增长109%，已占所有乘用车销量的9% 。
其中，2021年中国大陆电动汽车销量超过320万辆，占全球电动汽车销量的一半，比2020年销量增加200万辆。
Canalys首席分析师杰森·洛(Jason Low)表示：“从小型、廉价的城市汽车到主流、高端轿车和SUV，每个月都会推出许多新车型。2021年中国大陆销售的新车中，15%将是电动汽车，这是2020 年销量增长了一倍多，2022 年及以后仍存在重大增长机会。”
近10年中国市场电动汽车销量增长趋势
全球电动汽车行业的快速发展也波及到了eVTOL行业，特别是在电池寿命和大规模量产方面，为eVTOL积累了丰富的经验。
（三）私人飞行仍属于非民用运动
传统直升机和通用航空固定翼飞机由于起降场地、安全性、噪声等限制，以及昂贵的制造成本、使用成本、维护成本，市场规模非常有限。这极大地限制了它们的普及。
如今，私人飞行仍然是一项贵族运动。 eVTOL的出现和优势将极有可能扭转这一局面。
（4）华尔街的欲望需要新的市场增长点来满足
eVTOL热潮的兴起本质上是华尔街寻找新的市场增长点的需要。 eVTOL顺应了时代潮流，有很多可能满足华尔街的欲望和诉求。
（五）大城市和超级城市群内出行拥堵问题尚未得到很好解决。
地铁和轻轨的投资成本非常高，大城市和超级城市群的地铁和轻轨由于功能和覆盖范围有限，只能解决部分拥堵。
相比之下，eVTOL 运营所需的起降设施相对经济。除了利用现有机场外，还可以在城市和郊区的高层建筑顶部设置交通节点，满足点对点的交通，大大减少出行时间，同时城市CBD可以也可以使用。可以更广泛地分布。
（六）以马斯克为代表的一批执着梦想的新跨界创业者不断取得成功。
马斯克创立的SpaceX公司的持续成功，不断激励着一批批雄心勃勃的企业家投身于伟大的航天技术革命。作为航空业的一个新兴分支，潜力巨大，eVTOL行业大概率承载着他们的梦想。
2、典型特征
（1）商业运营对eVTOL的环保、可靠性、安全性要求较高。
eVTOL因城市空中交通而受欢迎，但如果城市载人车辆发生意外事故，将造成监管部门和公众都难以承受的后果。
20世纪70年代，越南战争结束后，大量退役军用直升机涌入纽约市的城市航空运输领域，直升机旅行风靡一时。但一切在1977年戛然而止，一架直升机坠毁在泛美大厦屋顶，造成地面人员伤亡。
此后的几十年里，城市噪音污染日益严重，美国许多大城市的屋顶直升机停机坪数量持续下降。
（二）准入门槛高
eVTOL行业是资本密集型、技术密集型、人才密集型，需要大量的初始固定投资。根据汉莎创新中心2021年2月发布的研究报告，eVTOL初创企业将需要至少7亿美元至10亿美元的资金来完成从产品开发、适航认证到商业化的过程。
（3）产品开发和适航认证繁琐、耗时、成本高
eVTOL 是航空业的一个新事物。其技术规格与传统飞机不同。民航监管部门在适航认证方面还缺乏足够的积累。
此外，该机研发过程中的每一次改进都需要实时通过该局的认证，这与互联网公司“小步快跑、快速迭代”的软件开发模式完全不同。
民航监管部门不仅肩负着促进航空业发展的使命，也肩负着维护公共安全的重要任务。
如果参照民航飞机的安全等级，则意味着获得适航合格证的工作将会非常漫长。
以中国电动垂直起降领军企业亿航智能为例。其EH216-S早在2018年就发布了，但其适航认证工作直到2021年才开始取得实质性进展。
目前，中国民航局已于2022年2月9日正式发布《亿航EH216-S无人机系统专用条件》，这意味着亿航eVTOL正式进入适航审定程序。
接下来，亿航需要提交自己的审核依据，审核依据将包括多个条款，局方将一一审核这些条款是否符合要求。不符合规定的，管理员将其发回企业修改，直至管理员批准。
一旦适航审定依据正式确定，企业还必须根据审定依据提出审定计划（CP）和合规手段（MOC），并需经民航总局批准。之后，公司必须按照上述文件表明合规性。
在传统航空领域，监管机构有更高的合规要求。每个条款通常需要多次遵守，而当局通常不接受单一遵守。 “多重合规”是指企业采用多种合规方式来证明产品符合条款。
国际认可的合规论证方法有十种，分别是合格声明（MC0）、设计审查（MC1）、分析/计算（MC2）、安全评估（MC3）、实验室试验（MC4）、地面试验（MC5）、飞行试验（MC6）、飞机检验（MC7）、模拟器试验（MC8）、设备鉴定（MC9）。
企业在使用每种合规方法时，对于如何证明审核结论有效都有相应的标准和规范要求。
最终，企业将面临庞大的合规矩阵。据从业者和研究机构测算，获得eVTOL的适航认证一般可能需要花费10亿元左右。
（四）新兴产业，竞争全球化，最快为王
作为航空业的新兴分支，eVTOL这个新物种的出现，带来了民航产业链的结构性变化。高度复杂和精密的传统航空发动机已被绿色、零排放、大大简化的电池系统所取代。同时，半导体芯片、ICT、人工智能和传感器技术的发展也促进了其与无人驾驶技术的交叉融合。
与汽车、大飞机、军工、ICT、半导体、消费电子、互联网、日用品、食品饮料等行业一样，eVTOL行业的竞争是全球性的竞争。
美国Joby实行纵向一体化战略。它整合了制造商和运营商。其市场覆盖范围不仅限于美国，2022年还将延伸至亚太地区的日本和韩国。
德国Lilium原计划2024年在欧洲和美国佛罗里达州开展城市空中出租车业务，后来于2022年2月调整经营策略。前期将主要聚焦私人公务机市场，并在长远来看，将拓展至城市空中出租车共享出行和货运物流服务。调整后的第一个合作伙伴是美国公务机市场。航空公司运营商 Net Jets。
亿航智能作为中国电动垂直起降的先驱者，不仅在中国，而且在全球范围内积极拓展市场。 2022年3月，亿航智能收到马来西亚迄今为止最大的预购订单：共计60架载人自动驾驶飞行器。
尽管eVTOL行业还存在诸多不确定性和风险，但eVTOL的零排放、安全、舒适和更低的成本本质上符合人类的根本利益。因此，我们相信谁能先进入，制定适应市场的新战略并付诸行动，谁就更有可能成为eVTOL行业的全球领导者。
eVTOL产品细分及市场细分
1、产品细分
根据现有全球eVTOL总体配置或技术路线，可分为五种类型：
(1) 多旋翼配置
有多个旋翼，无翼或短翼。飞机在巡航时还依靠螺旋桨提供全部或部分升力。
德国Volocopter的eVTOL采用由18个旋翼组成的多旋翼配置，技术风险低，开发难度低。
与传统直升机相比，由于采用Dep分布式电力推进系统，18个旋翼同时工作，大大提高了安全性，降低了运维成本和噪音。比较适合对航空技术和行业不熟悉的公司。开始并学习。但多旋翼构型在一定程度上继承了直升机飞行效率的缺点，因此航程较短、速度较慢。如果电池技术没有更大的突破，其未来的使用场景将相对有限。
Volocopter的18旋翼结构eVTOL
(2) 复合材料机翼构型
它有机翼和独立的螺旋桨来提供升力和巡航推力。
复合材料机翼构型虽然是Dep分布式电力推进系统之后才出现的新构型，但它最大程度地保留了传统固定翼飞机的特点，并在此基础上显着提高了安全特性，这意味着优异的性能。技术性能、较低的开发风险和成本、监管部门熟悉的适航路径和合规方法以及更快的开发速度，是当前技术和市场条件下最平衡合理的选择，也是最平衡合理的选择对于大多数具有深厚行业经验的人来说。而有识之士的陪伴与选择不谋而合。
目前美国贝塔贝塔公司的Alia-250就是比较典型的复合材料机翼构型。
美国Beta Beta公司拥有的Alia-250采用复合材料机翼构型。
(3) 倾斜配置
有一个机翼，任何矢量螺旋桨都提供垂直升力和水平巡航推力。倾斜配置包括但不限于倾斜机翼、倾斜旋翼和倾斜管道。
世界著名的军用飞机V-22，绰号“鱼鹰”，采用倾转旋翼结构。它是由美国波音公司和贝尔直升机公司于20世纪80年代联合开发的。它于1989年3月19日成功首飞，经过长时间的测试、改装和验证工作后，于2006年11月16日开始在美国空军服役。
美国空军目前装备的倾斜配置鱼鹰飞机MV-22
对于eVTOL来说，技术路线已经准备好了。理论上只需将石油动力改为电力即可。
这种配置的最大特点是转子可以根据需要调整方向。在起飞阶段，旋翼像直升机螺旋桨一样提供升力。平飞时，旋翼可以向前倾斜提供向前的推力，升力由固定翼解决。
这种配置的优点是重量较轻，推力较大，在速度和航程上有优势。但缺点是倾斜机构是一个复杂的机械设计。一旦任何机械设计变得复杂，精度和可靠性就变得更难以保证。总共生产了400多架“鱼鹰”飞机。但由于控制复杂，已发生全损事故12起，造成42人死亡。
美国乔比五座4S采用倾转旋翼布局。
因此，如果eVTOL初创公司缺乏必要的人才支持，就意味着更高的开发风险和成本、更困难的适航认证过程以及更长的开发周期。美国Joby公司旗下五座4S的漫长开发周期和适航认证流程或许在一定程度上印证了这一点。
(4)倾斜旋转涵道风扇+全矢量控制
有机翼且无控制面，eVTOL 的升力、推力、航向和姿态控制均由倾斜涵道风扇提供
德国公司Lilium选择了这条技术路线，将涵道风扇与倾斜机翼融为一体。其五座原型机目前使用多达36个小型涵道风扇来提供升力、推力、航向和姿态控制，完全消除了传统飞机的控制面。外观时尚酷炫，颇具科幻感。
涵道风扇消除了开放式螺旋桨的安全隐患。如果风道和风扇能够很好的配合，这项技术还可以起到增推的效果。
Lilium 五座小型倾斜涵道风扇设计
尽管无操纵面的完整矢量控制技术尚未被任何传统飞行器采用或验证，但它已被用于外太空，以在太空轨道上操纵卫星。
业内资深专家认为，Lilium飞行汽车的高速旋转运动部件过多，会导致耐用性较差。与Joby、Archer、Vertical Spaces等竞争对手相比，后续维护会非常不方便。
因此，这条技术路线能否适应市场需求还需要进一步观察。
(5)隐藏式推进系统+无翼设计
英国Bellwether领头羊就采用了这条技术路线。它推出的Volar车型是一款未来派的eVTOL，采用无翼设计、隐藏式推进系统、四个涵道风扇以及看起来像超级跑车的流线型车身。
Volar 尚未建造出全尺寸原型。
Bellwether 的 Volar 高速汽车
2.市场细分
由于城市空中交通（UAM）概念的引入，eVTOL 产品变得流行起来。可以预见，随着电池、电机、电控等技术的发展，其覆盖的市场范围将会越来越广。
（一）载客：
1）城市内载客
主要包括城市空中出租车和机场空中班车两部分。其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。
城市空中出租车可以简单理解为城市地面出租车在空中的翻版。由于它飞越人口密集的城市，对运行的可靠性和安全性要求非常高。已经进入资本市场的全球五大厂商均明确了各自城市空中出租车线上运营的时间节点。不过，这能否实现还有待观察。
固定路线的机场班车运营可能会容易得多。
以美国市场为例，纽约航空30年来一直运营连接华尔街、曼哈顿中城及周边机场的直升机。
从纽约拉瓜迪亚机场 (LGA) 飞往华尔街仅需 5 分钟，从曼哈顿中城飞往肯尼迪机场 (JFK) 仅需 10 分钟，而开车则可能需要 70 分钟。
因此，目前该领域是eVTOL厂商最容易进入的市场之一。
2）城际导航
虽然目前五大厂商普遍还受到电池续航的限制，但根据美国JOBY公司2021年7月发布的飞行测试数据，eVTOL单次充电已经能够实现247公里的不间断无人飞行。如果消息属实，这将足以满足全球超级城市群内频繁、高效的城际出行需求。
3) 公务机
2022年2月28日，德国公司Lilium宣布调整既定业务战略。也就是说，前期市场将集中在公务机领域。
4）景区空中游览
中国电动垂直起降先驱亿航智能于2022年2月24日正式任命具有旅游行业背景的方鑫先生为首席运营官。
此举表明，中国的eVTOL载人飞行极有可能将从空中游览景区开始。
(2) 货物装载：
在货运领域，尤其是对时效性要求较高的生鲜食品、商务信函等领域，eVTOL将极有可能取代部分传统的中短途航空公司和中短途卡车。
时任美国西科斯基公司创新总监切列宾斯基在2022年2月8日的新闻发布会上公开表示，目前正在考虑将其一款名为Matrix的自主飞行控制系统应用到eVTOL无人货运飞行中。 。
（三）公共服务
eVTOL相对于传统直升机的成本、安全性和噪音优势，使得其在城市消防、医疗救援、搜救、农林植保等公共服务领域的大规模应用成为可能。
（四）军警市场。
1）军工市场
2020年2月，美国空军正式启动名为“Agility Prime”的示范项目，探索航空业新兴的eVTOL电动垂直起降技术在特种作战、救援搜索、短途运输等军事任务中的应用。领域应用的可行性将促进商业和民用技术直接转化到军事领域。
目前，JOBY、Beta等多家美国eVTOL厂商都参与了该项目。
2）警察市场
尽管中国的警用市场还相对较小，但中国各地公安机关早在20世纪90年代初就开始装备警用直升机。截至2019年底，全国24个省、自治区、直辖市公安机关已组建40支航警队伍，配备约67架警用直升机、100余名警用航空飞行员。
可以预见，eVTOL在成本、噪音、安全性等方面的优势将大有可能取代原有的直升机警用市场。
(5)私人家居市场
人类有一个与生俱来的飞行梦想。无论是在成本、安全性、舒适性等方面，eVTOL都将比传统直升机、民航飞机和传统通用航空飞机更具优势，帮助人们实现这一梦想。
虽然目前个人在城市驾驶电动垂直起降飞机的可能性很小，但在广大农村也并非不可能。
首先，广阔的乡村拥有许多近乎零成本的起降场地；其次，农村人口相对稀少，如果飞行路线规划得当，就有足够的空间容纳各种事故。