成本占比20%,eVTOL“大脑”为何这么贵?
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2025-09-29 13:20:18
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供应链的自主可控,是每一家eVTOL制造商实现商业化梦想的基石。它不仅是控制成本、保障规模化生产与交付的关键环节,更是确保飞行安全、满足严苛适航要求的前提,也是构筑长期核心竞争力的根本保障。

实现供应链自主可控的关键,在于对飞行器核心子系统的深度掌控与资源整合。eVTOL的核心子系统主要包括机体、综合航电系统、飞控系统、能源系统、动力系统以及电气系统六大类。其中,飞控系统被称为eVTOL的大脑。德国eVTOL企业Lilium曾指出,飞控在eVTOL成本中占比约20%。

飞控系统全称飞行控制系统,被业界称为eVTOL的“大脑”与“神经中枢”。从低空悬停到模态切换,从障碍规避到精准着陆,eVTOL每一项飞行任务的完成都离不开飞控系统各组件的协同运作。

七大子系统构筑“飞行大脑”

eVTOL的飞控系统几乎与所有机载系统都存在数据交联,同时运行着复杂控制算法,因此是eVTOL中最为关键的系统之一。飞控系统可以根据飞行员的操纵指令、飞行器飞行状态和环境参数,控制飞行器机翼、舵面等部件,实现飞行器稳定飞行和精确机动。

民生证券指出,飞控系统由传感器套件、操纵杆、飞控计算机、电源管理系统、电机控制器、电动机、通信系统七大子系统组成,各环节环环相扣,共同支撑起飞行控制的完整逻辑。

传感器套件承担着环境与状态探测的核心任务,其数据精度直接决定控制决策的可靠性。传感器套件探测到的信息为精确控制飞行器上的控制面(如襟翼、方向舵等)或旋翼的位置提供依据。执行机构会根据飞控计算机的指令调整控制面或旋翼角度,从而改变飞行器的姿态和飞行方向。

具体来看,传感器套件包括:惯性测量单元(IMU)、全球定位系统(GPS)接收器、气压计、磁力计。惯性测量单元(IMU)通过加速度计和陀螺仪测量飞行器的加速度、角速度,用于确定飞行器的姿态和运动状态。全球定位系统(GPS)接收器为eVTOL提供精确的地理位置和速度信息,对于路径规划和导航至关重要。气压计主要帮助eVTOL测量空气压力,从而推算飞行高度。磁力计主要测量eVTOL地磁场强度,辅助确定飞行器的方向。

飞控计算机是飞控系统的“决策大脑”,其会接收来自传感器的海量数据,通过复杂算法快速运算,随后向执行端发出清晰的控制指令——小到舵机的角度调整,大到电机的推力变化,都由它统一调度。

操纵杆是飞行员用以输入控制指令的设备,其可以控制飞行器的方向、高度和速度。在自动飞行模式下,操纵杆的作用可能会被计算机接管。

电源管理系统是eVTOL的能量管家,由电池管理系统与配电板两部分组成。其中,电池管理系统主要用于监控电池的电量、电压、温度等状态,确保电池安全、高效运行。配电板主要负责精准分配电力,为飞控系统各组件“按需供电”。接到飞控计算机的指令后,电机控制器就开始精确调节电机的功率输出,控制飞行器的推力和旋翼的转速。最终,电动机驱动飞行器旋翼或推进器,为eVTOL垂直起降和水平飞行提供推力。

通信系统包括数据链路与遥控/遥测系统两大子系统。其中数据链路确保飞行器与地面控制站之间的通信,传输控制指令和飞行数据。遥控/遥测系统允许远程操控飞行器并实时获取飞行状态信息。

从飞行员输入指令、传感器捕捉信息,到飞控计算机决策、执行机构发力,再到通信系统实时联动,这七大子系统紧密配合的飞控体系,正是eVTOL安全可控飞行的核心密码。

技术攻坚与国产化突围

飞控系统的性能与成熟度直接决定着飞行器的安全与商业化前景,而其发展正面临着技术攻坚与现实需求的双重考验。

目前,eVTOL的飞控系统需攻克三大核心技术难题:一是基于多旋翼构型的垂直起降技术,二是基于常规固定翼构型的水平飞行技术,三是实现垂直与水平两种飞行模态的平稳过渡与切换。同时,在推动市场化的进程中,其飞控系统还需兼顾轻量化、经济性与适航性等现实需求。

目前,小型无人机的飞控系统和民航飞机及军用大型无人机的飞控系统均有成熟的解决方案。与小型无人机和民航飞机相比,eVTOL的飞控系统更加复杂。eVTOL的最大起飞重量通常为一两吨,整机重量与体积远小于民航客机。要在eVTOL的机身上搭载飞控计算机、IMU等各类零部件,这就对eVTOL飞控系统的体积与重量指标提出了严苛要求。

在经济性方面,eVTOL对于飞控系统的成本预算远低于民航客机。民航客机的飞控系统预算动辄几百万美金,而作为瞄准大规模商业化应用的交通工具,eVTOL必须通过高度集成化、软硬件解耦和车规级部件等创新方案,将飞控系统成本控制在数十万美元乃至更低水平,这是其实现经济可行性的生死线。

适航性是eVTOL飞控系统设计的底线,直接关系到飞行器能否获得运营许可。对于载人eVTOL飞行器来说,必须在任何情况下都能安全运行,而单系统的飞控可靠性有限,需要构建多余度的飞控系统。

除了技术难题待攻克外,中国eVTOL飞控系统还面临着国产化替代的挑战。从全球市场格局看,尽管国内部分先进企业已在飞控算法的某些单点技术上取得突破,但具备高安全等级认证、能满足载人适航要求的完整飞控系统技术体系,目前仍在很大程度上依赖于泰雷兹、BAESystems等国际航空巨头。

随着低空经济的政策端支持以及产业端各eVTOL主机厂陆续取证,自主可控已成为eVTOL飞控系统发展的核心需求。目前国内传统老牌飞控系统供应商主要为中航工业618所等军工单位,以及北航、南航等高校科研院所。

让人欣慰的是,一批新兴民营飞控公司正在涌现,如狮尾智能、边界智控、创衡控制、翔仪飞控等。这些新兴企业征用技术进步推动着eVTOL飞控系统国产化替代进程,为eVTOL的大规模商业化应用奠定基础。

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