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來源：中國科學技術發展戰略研究院

作者：韋東遠

21世紀以來，全球日益頻發的極端氣候事件越來越多地威脅到人類生存和健康，這與人類工業化以來賴以維持經濟社會快速發展的能源電力、交通運輸等領域生產活動所產生的碳（CO?）排放密切相關。交通運輸業作為僅次于能源電力的第二大CO?排放源，肩負著破解應對氣候變化這一重大問題的新使命。當前，隨著航空運輸工具發展呈現出清潔化、電氣化趨向，著力發展以電動飛機為引領的電動航空器成為助力航空乃至交通運輸業綠色低碳戰略轉型的必然選擇。

一、電動飛機助推航空運輸業發展實現新變革

電動飛機的出現最早可追溯到1957年6月英國永磁電動機和銀鋅電池驅動的“無線電皇后”電動飛機試飛成功。經過半個多世紀的發展，電動飛機技術不斷突破、商業化進程不斷加快，如今電動飛機的發展已對全球航空運輸業產生深刻影響。

（一）將引領航空運輸領域實現技術創新

電動飛機的發展與興起，促使航空器迎來自噴氣時代的重大技術變革。尤其是電推進技術的不斷迭代，可使傳統飛機的液壓系統、防冰系統、空調引氣系統等組件，逐步從機械、液壓和氣動驅動過渡到電機驅動，以往各類創新型航空技術設想更加容易實現；同時，電動機可應用于高效低噪超大函道比發動機、高空長航時無人機、簡易多旋翼垂直起降飛機、超高機動性矢量動力等的多種設計領域，將不斷加快航空技術創新步伐。

（二）將推動航空運輸業實現轉型跨越

電動飛機發展已在全球范圍內達成較為廣泛共識，特別是《巴黎協定》簽署后，全球航空運輸業已明顯加快CO?減排步伐。2021年11月聯合國COP26達成《格拉斯哥氣候公約》，其所做出“零排放車輛（ZEV）”承諾，以及19個國家政府意愿支持建立的“綠色航運走廊”，將大力推動電動飛機產業發展，助力全球交通運輸業零CO?排放轉型并實現新跨越。

（三）將帶動多領域產業實現跨界融合

繼新能源汽車之后，電動飛機可以說是交通運輸領域又一次電氣化發展的復興與繼承。無論是純電動飛機、混合動力飛機以及氫能飛機，在其能源動力系統、電機驅動和控制系統、電池組控制與管理系統以及航電系統等方面，均涉及到信息、新材料、能源等諸多技術跨領域交叉，也涉及到制造、交通、資源環境等多產業領域跨界參與，電動飛機的發展必將推動產業協同創新、跨界融合發展。

（四）將顛覆航空運輸業發展格局

電動飛機不是簡單地將傳統飛機燃油動力替換為電動力，而是對傳統飛機設計理念的顛覆，將對飛機設計、研制、運維等產業鏈各關鍵環節產生重要影響。一方面，電動飛機架構改變將影響其制造業發展格局，凸顯電力系統供應商的位勢，弱化傳統飛機制造商和發動機制造商的地位。另一方面，電動飛機運維模式將引發航空運輸體系重建，將變革現有燃油動力飛機機場基礎設施體系，打造航空領域的“數字新基建”，必將對城市、城際等低空空域的航空運維格局產生重要影響。

二、美歐日等相繼部署電動飛機研發計劃、設立專項基金，著力推動航空運輸業戰略轉型

近年來，美國、歐盟、日本等多數發達國家作為全球航空運輸業先進水平的代表，高度關注電動飛機關鍵技術的集智攻關，并將電動飛機列為航空運輸業“第三時代”標志，大大推動了全球航空運輸業的綠色低碳轉型。

（一）美國多層面推進電動飛機發展，強化航空領導地位。

美國政府相繼出臺規劃及構想，以此加快推動電動飛機研制。早在2007年12月，布什政府制定《航空研究與發展國家規劃》，提出“降低航空系統對環境的影響、實現綠色航空”的戰略目標。2019年9月，特朗普政府《白宮備忘錄》提出，“優先考慮電動垂直起降飛行器（eVTOL）研發、適航與標準制定”。此外，航空航天局（NASA）、能源部也相繼部署電動飛機研發計劃。2015年5月，NASA編制《電動飛機發展路線圖》，啟動大型亞聲速飛機、小型垂直起降飛機（載客1人以上）、小型短距垂直起降飛機（載客4人以上）等3條技術路線，同步推動電推進飛機研究。2019年12月，能源部啟動《電動飛機領域動力系統研究計劃》，面向單通道客機需求，積極資助電推進系統關鍵部件和關鍵技術研發。此外，2021年6月以來，NASA加強與企業合作，研究認證基礎、探索電動飛機適航流程，力爭2023年首次完成eVTOL適航認證。

（二）歐盟啟動綠色航空發展戰略，持續推進電動飛機技術研發。

歐盟在《第六框架計劃》《地平線2020》等戰略計劃中，支持電動飛機產業發展。2008年以來，歐盟在《潔凈天空》《地平線2020》系列聯合技術創新計劃支持下，持續開展混合電推進架構、先進發電技術、電力電子技術等電動飛機關鍵技術攻關。2021年2月，歐盟航空集團聯合發布《2050年目標：歐洲航空零排放之路》報告，力爭到2050年實現歐洲航空業CO?凈零排放。此外，德國、法國、荷蘭等國家航空研究機構，也紛紛在氫動力系統、分布式電推進技術等領域加強合作。

（三）英國設立專項基金，將電動飛機作為經濟復蘇的重要抓手。

英國政府提出以電動飛機為制造業重點方向，率先在全球范圍內完成零排放遠程客機研制，以此加快推動經濟復蘇和維持航空業全球領先地位。2020年7月，商業能源與工業戰略部、航空航天技術研究所（ATI）設立4億英鎊專項基金，制定《FlyZero電動飛機計劃》，重點發展電推進系統、平臺集成、基礎設施等多個領域。2021年5月，ATI與英國華威大學國際制造中心（WMG）聯合發布《電動航空：加速英國發展機遇》報告，分析英國電動飛機發展關鍵問題，提出電動飛機相應解決方案。

（四）日本加快電動飛機產業發展，助力航空領域實現碳中和。

日本以國家戰略強化電動飛機產業發展。2020年12月，經濟產業省出臺《綠色增長戰略》，制定2050碳中和發展路線圖，提出“推動航空電氣化、綠色化，分別部署2030年、2035年、2050年電動飛機、氫動力飛機以及航空業電氣化商業化發展計劃，力爭CO?排放較2005年減少50%”。2022年6月，經濟產業省更新《綠色增長戰略》，進一步明確航空業“電氣化、綠色化”發展目標，細化關鍵技術指標，以此大力推動航空業碳中和愿景實現。此外，日本飛機電氣化調整聯盟（Eclair）以路線圖引導電動飛機產業快速發展。2019年1月，Eclair發布《電動飛機技術路線圖》，重點開發電動飛機，分時段推動電動小型通用飛機、電動小型商用飛機商業化應用，大力降低航空領域燃料消耗及CO?排放。

（五）全球知名航空器制造商積極制定電動飛機發展計劃，大力推動低碳綠色航空運輸業可持續發展。

美國、日本等國家大力推動電動飛機發展之際，全球知名飛機制造商和發動機制造商（比如空客、波音、達索、GE、羅羅、賽峰、聯合技術公司等）也紛紛制定計劃、編制路線圖，加快推動電動飛機商業化。其中，波音公司較早啟動電動飛機研發，重點研制混合動力飛機。2010年4月，波音制定《未來飛機概念設計計劃：亞音速終極綠色飛行器研究》，提出2035年前后試飛設想；2012年以來，波音與NASA合作，聯合研發150座級油電混合動力飛機；2022年1月，波音公司投資4.5億美元，推動Wisk第6代載人eVTOL研發，加快適航取證，為其大規模量產和市場化、商業化做準備。

另一方面，空客重點研發氫動力電動飛機。比如2012年10月，空客研發首架全電驅動技術驗證機E-FAN以來，于2014年、2017年、2020年相繼實施《潔凈天空2計劃》《電動飛機計劃》、零排放（ZEROe）商用客機《2020-2025年技術路線圖》《綠色飛機計劃》，力爭到2035年推動新型氫動力客機、綠色飛機投入運營。此外，2021年9月，發布《新一代City Airbus計劃》，重點研發eVTOL，以滿足城市空域電動飛機運營需求。

三、全球電動飛機技術進展顯著，商業化曙光逐步顯現

當前，立足于電動飛機商業化來考量電動飛機技術迭代，業界人士普遍認為，未來最具潛力的應用涵蓋“城市城際空運、公務或區域空運、大型商用空運”等三種場景。不過，現實情形的場景驅動技術進展、發展階段各有不同，因而電動飛機的市場化、商業化略有差異。

（一）城市城際空運電動飛機或將成為航空運輸的新范式。

基于公共出行、物流、智慧醫療、救援搶險等城市城際應用場景的輕型電動飛機（1～5座級），以eVTOL和電動短距離起降（eSTOL）方式滿足城市城際空運服務需求，催生了輕型電動飛機城市空中空運（Urban Air Mobility，UAM）新型起降交通新模式。此類場景下，電動飛機具有較為廣闊的市場空間。空客、波音、貝爾等飛機制造商，羅羅、賽峰等發動機制造商，都已紛紛啟動UAM相關研發計劃，以其巨額資本投入到eVTOL、eSTOL的研制，且均已成功試飛并進入適航取證階段，為電動飛機關鍵技術突破及商業化運營提供了前提條件。

（二）通用電動飛機或將快速投入商業運營。

基于公務或區域運輸等應用場景的通用電動飛機（10～25座級），以其結構簡單、適航認證快速等優勢，為電動飛機替代通用飛機贏得了發展機遇。此類場景下，電動飛機通常采用純電動或混合動力飛機方案，既可以實現較為快速地投入商業運營、降低運營成本，又可為電動飛機關鍵技術研發提供驗證性平臺。較為典型的，以美國NASA的X-57驗證機、羅羅的“創新精神”驗證機為代表，均可作為關鍵技術驗證平臺，對其能量系統、電推進系統進行驗證。其中，X-57驗證機研制的分布式電推進布局及相關技術，其巡航狀態能量效率可較基線飛機提高4倍以上。“創新精神”驗證機研制的全電推進系統和固定翼構型，設計功率400kW、最高速度可達623km/h（387.4mph）。可見，電動飛機技術的快速發展及不斷迭代，以及關鍵技術的相繼突破，大大加快了商業化發展進程。

（三）干/支線電動飛機或將加快助力綠色航空愿景實現。

基于大型商用航空運輸等應用場景的干/支線混合動力電動飛機（100～135座級），考慮商業航空運輸的綜合效益需求，通常選擇單通道混合動力電動飛機。此類場景下，空客、波音、羅羅、西門子等廠商均早已開展混合電推進技術研發，主要采用儲能裝置與電機組合提供額外推力，有效提高飛機能量使用效率；同時，采用分布式布局、翼身融合等新型設計，確保推進系統布局相對靈活，以此力爭未來中長期內替代60～70%的傳統支線飛機。為此，干/支線電動飛機的發展，不但將為綠色航空技術提供發展機遇，也將為推進航空運輸的電氣化提供強有力支撐。

四、對我的啟示

縱觀全球電動飛機產業的發展，作為即將顛覆航空運輸發展模式的新型航空器，美歐日等國家已經將之作為應對航空運輸業綠色低碳轉型的重要抓手，以期加快實現交通運輸業碳中和。面對當下如火如荼的發展情勢，我國將如何應對？據此，從發展機遇、應用場景、商業化及開放合作等視角，形成如下啟示：

（一）緊抓全球電動飛機發展機遇，擇時制定國家層面戰略（專項）規劃，指引電動飛機發展。

典型發達國家以政府戰略（專項）規劃（計劃）引導為主、以企業自主參與為輔，“雙管齊下”，大力推動電動飛機產業發展，搶占產業發展先機。從美歐日等國家發展看，政府層面積極制定電動飛機戰略規劃、發展計劃，加大投入、強化關鍵技術攻關、培育產業發展環境，推進電動飛機產業穩健發展的經驗，以及知名制造商制定電動飛機發展計劃、繪制路線圖，加強研發投入，躋身電動飛機產業，搶占一席之地，探索產業戰略轉型、拓展市場空間的案例，都將為我國擇時加快電動飛機的戰略部署，培育這一新興的顛覆性技術，搶占未來發展先機提供參考。

（二）考量電動飛機應用場景，擇機梯度實施行動計劃（方案），培育并推動電動飛機高質量發展。

典型發達國家以電動飛機應用場景為引領，依托飛機制造商發展基礎與發展優勢，有選擇地垂直切入電動飛機產業鏈發展環節，培育打造電動飛機優勢產業。比如，波音以其通用飛機制造基礎，大力發展混合動力電動飛機；空客以其氫能及燃料電池基礎，積極發展氫能飛機。對我國的發展而言，在傳統飛機制造難以與國外競爭的情形下，依托新能源汽車發展優勢，選擇適宜的發展路徑，超前部署輕型電動飛機發展計劃（行動），做好關鍵核心技術戰略儲備，后續梯度推進通用電動飛機、支/干線混合動力電動飛機發展，為電動飛機的深度長遠、高質量發展奠定基礎。

（三）面向電動飛機商業化發展，適時出臺扶持政策、制定監管法規，打造有利于產業發展的制度化法制化環境。

典型發達國家以電動飛機適航認證、商業化營為目標，依托現行有關標準政策，完善并制定新型、時效性政策及監管法規，加快推動電動飛機的市場化、商業化演進。比如，美國、歐盟等依托其成熟的傳統飛機適航認證、商業運行等法律法規，制定加快推動電動飛機發展的一系列鼓勵政策及監管法規，大力推進電動飛機快速發展。由此可見，針對我國未來電動飛機的發展，特別是在標準、法律法規相對缺少的情形下，更應注重并加強標準化、制度化及法制化建設，為未來電動飛機商業化推進做好法規制度保障。

（四）強化開放合作，以建立合作機制、營造合作環境、推動合作共贏的新模式，開創同步發展的新局面。

典型發達國家以企業間通力合作為參照，以市場機制建立企業聯合體，協同推動電動飛機發展，實現互利共贏。比如，發達國家的跨國企業間、本國企業間的電動飛機合作并不少見。較典型的，波音與三菱重工、川崎重工業和斯巴魯（SUBARU）合作研發電動飛機，美國菲亞特克萊斯勒（FCA）與加州Archer合作生產電動飛機，空客、勞斯萊斯與西門子聯合研發混合動力電動飛機等，這些企業間開放合作，大大加速了電動飛機的創新步伐，但我國企業之間的合作卻較為少見。為此，未來電動飛機的發展，企業作為創新主體應堅持“有所為、有所不為”，堅持“開放合作、多方共贏”，以企業聯合體的發展模式共同譜寫中國電動飛機發展的新篇章。

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