人類對于飛行汽車的探求由來已久，早在4000多年前的《山海經(jīng)》中就有飛車的記載。等到了近代發(fā)明汽車和飛機之后，1917年世界首個陸空兩用飛行汽車專利誕生，可那只是實現(xiàn)了短距離的飛行式跳躍。其后百年中斷斷續(xù)續(xù)也出現(xiàn)過一些發(fā)明，均因其能力不足而讓人類對飛行汽車的探索止步于概念階段。但是近幾年情況發(fā)生變化，在技術進步和社會需求的共同助推之下，飛行汽車迅速成為國內(nèi)外企業(yè)的創(chuàng)投風口，飛行汽車正在由概念大步地向產(chǎn)業(yè)化方向邁進。
那么飛行汽車所承載的陸空一體自由移動時代是否很快到來？蓋斯特研究團隊在系統(tǒng)總結飛行汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展驅動因素的基礎上，深入解析飛行汽車商業(yè)化落地的核心要素，并預判其未來的商業(yè)化路徑與市場空間。
一、飛行汽車的概念與比較優(yōu)勢
飛行汽車作為一種新型交通工具，與地面行駛的汽車、高空長距離飛行的飛機有所不同，飛行汽車主要用于低空領域、短途的載人飛行，是對現(xiàn)有的交通和出行方式的補充與拓展。
1．飛行汽車概念解析
狹義的飛行汽車概念是指飛機和汽車的結合體，一種主要在低空飛行的陸空兩用交通工具；廣義上的飛行汽車包括兩大類，eVTOL（電動垂直起降飛行器）和陸空兩用類。
其中，eVTOL僅具備飛行功能，這是目前飛行汽車研發(fā)的主流方向，也是本報告的研究重點。目前全球有200多家企業(yè)在此領域布局。eVTOL與直升機的主要區(qū)別在于其為純電動驅動，eVTOL與無人機的區(qū)別在于其主要以載人為主。
陸空兩棲類飛行汽車則兼顧空中飛行和陸地行駛。從車身結構上可分為陸空一體式和分體式。目前研發(fā)此類飛行汽車的企業(yè)很少，尤其是一體式結構飛行汽車的技術難度高，中短期難以實現(xiàn)；對于分體式飛行汽車，當前小鵬汽車和廣汽已經(jīng)推出相關產(chǎn)品。
圖1 飛行汽車的基本定義
2．飛行汽車的基本構成與核心技術要素
eVTOL飛行汽車結構主要包括三大部分：動力推進系統(tǒng)、車體平臺和飛行控制總系統(tǒng)，其中每個部分又可分為多個子系統(tǒng)。
圖2 飛行汽車基本構成
具體來看，動力推進系統(tǒng)的核心技術及零部件主要包含電池、電機、驅動器、伺服電機、減速器等，國內(nèi)目前主要由寧德時代、孚能科技等動力電池供應商研發(fā)制造；
車體平臺系統(tǒng)主要包含機體外殼、槳葉、航空玻璃等，部分零部件可與飛機、直升機通用，目前該領域主要是航空航天企業(yè)在研發(fā)和制造；
飛行控制總系統(tǒng)分為四個主要部分：①飛行控制系統(tǒng)：包括起飛著陸控制、飛行姿態(tài)控制、路徑規(guī)劃、應急安全等；②傳感器系統(tǒng)：包括攝像頭、激光雷達、超聲波、空速管，以及溫度、氣壓、濕度傳感器等；③通訊系統(tǒng)：包括無線電、5G、衛(wèi)星通訊等；④導航系統(tǒng)：包括北斗導航和GPS的定位系統(tǒng)以及基站導航、慣導等導航系統(tǒng)。其中，飛行控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)的研發(fā)制造參與者主要以軍工單位、研究所及高校為主，如中航工業(yè)618所、北航、南航等；通訊和導航的技術及零部件，則是華為、中興等信息通信科技企業(yè)與合作伙伴在嘗試研發(fā)。
從中可以看出，飛行汽車是新汽車與航空兩大領域技術交叉的產(chǎn)物，其發(fā)展建立在新能源、自動駕駛和物聯(lián)網(wǎng)等三類科學技術有機結合的基礎上。也可以說，正是近年來電動化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化等新技術的進步，推動了飛行汽車的加速發(fā)展。
3．飛行汽車的比較優(yōu)勢
相較于汽車、直升飛機和飛機等出行方式，飛行汽車在特定路程范圍內(nèi)展現(xiàn)出高效率、低噪聲、低碳排放和舒適性等優(yōu)勢。具體如圖3所示。
①當出行距離小于50公里時，汽車因不需前置準備，在幾種交通方式中用時最短，成本最低；若道路處于擁堵狀態(tài)下，飛行汽車的用時可能短于汽車。
②當出行距離為50-300公里時，飛行汽車具備綜合出行優(yōu)勢：對比汽車，飛行汽車用時更短，能夠更快地到達目的地；對比直升機，飛行汽車雖然在200-300km距離中用時略長，但具有成本更低、碳排放低和舒適性高的優(yōu)勢；對比飛機，飛行汽車的綜合用時更短，且有成本低等優(yōu)勢。
③當出行距離高于300公里時，直升機和飛機將體現(xiàn)出長續(xù)航條件下的速度優(yōu)勢。
綜上對比，飛行汽車在50-300公里的短途出行范圍內(nèi)具備綜合優(yōu)勢。
圖3飛行汽車與現(xiàn)有主流通行工具的出行效率對比
二、飛行汽車的應用場景分析及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
基于智能電動汽車技術發(fā)展帶來相關技術突破，近年來數(shù)以百計的企業(yè)加快布局飛行汽車領域，推動其商業(yè)化落地。當前國內(nèi)外普遍看好飛行汽車的商業(yè)價值潛力，多家行業(yè)機構預測全球飛行汽車的未來潛在市場空間將達到萬億級美元。
1.飛行汽車的應用場景
飛行汽車應用場景的核心特征是低空、短途（300km以內(nèi)）和點對點運行，尤其是山地、河流、跨海等公路交通不便的情境下。具體可從三個維度看其應用場景：
一是，ToB/ToG的偶發(fā)性需求，例如商業(yè)運營中特需情況下的載人載物，或政府服務中的緊急醫(yī)療、搶險救援等情況時，飛行汽車的出行效率高于汽車，同時成本低于直升機；
二是，ToB/ToG的常態(tài)化需求，ToB中短途的景區(qū)游覽及公務出行，ToG主要包括警務航空、基礎設施檢查（尤其是公路交通不便區(qū)域）等，飛行汽車在該場景下比直升機具有成本和環(huán)保優(yōu)勢；
三是，ToC個人或家庭的城區(qū)出行，主要用于通勤和差旅，飛行汽車可有效避免由于路面擁堵造成的時間浪費，提高出行效率。
圖4 eVTOL的應用場景
2．飛行汽車產(chǎn)業(yè)布局現(xiàn)狀
當前飛行汽車處于由概念轉向產(chǎn)業(yè)化的階段，幾百家市場參與者主要分為三大類型：一是航空制造商，如波音、貝爾、巴西航空等；二是汽車企業(yè)，如豐田、現(xiàn)代、廣汽、吉利、小鵬汽車等；三是科技公司，如億航、英特爾、谷歌、騰訊等。幾年來，飛行汽車行業(yè)的市場主體數(shù)量呈現(xiàn)迅速增多的趨勢，且多家企業(yè)宣布將在2025-2026年進入飛行汽車商用階段，主要企業(yè)發(fā)展布局情況詳見表1。
表1飛行汽車制造商發(fā)展布局
可以看出，當前飛行汽車行業(yè)正處于從零到1的商用化拐點階段，未來能否實現(xiàn)從1到N的突破，將取決于影響飛行汽車商業(yè)化落地的核心因素。
三、飛行汽車商業(yè)化落地的核心要素
實現(xiàn)飛行汽車商業(yè)化落地的三大核心要素是技術、政策法規(guī)與市場環(huán)境。其中，技術要素包括動力推進技術、高升阻比輕質(zhì)車體技術和低空飛行智能駕駛三大核心技術；政策法規(guī)要素包括適航審定、低空空域管理等政策，以及航線制定、行駛規(guī)則、事故責任劃分、空中執(zhí)法手段等在內(nèi)的空中行駛規(guī)則等；市場環(huán)境要素主要包括城市空中交通及立體交通的基礎設施、商業(yè)模式、保險以及公眾接受度等因素。
飛行汽車行業(yè)的進一步發(fā)展，需要政府及相關規(guī)則研究制定機構、產(chǎn)業(yè)鏈上下游（包括各類技術與服務運營提供商、出行服務集成商）等協(xié)同配合和共同推進。下面重點解析eVTOL商業(yè)化落地的核心要素。
1．核心技術要素
eVTOL核心技術要素包括動力電池、輕質(zhì)車身和低空飛行智駕技術。這三個技術的發(fā)展成熟直接影響eVTOL的性能及商業(yè)化落地進程。
（1）動力電池
飛行汽車需要高比能量動力電池，電池能量密度是決定飛行汽車eVTOL能否商業(yè)化落地的核心要素之一。飛行汽車的商業(yè)化要求續(xù)航應至少達到200公里，參考清華大學郝瀚副教授團隊的測算結果（詳見圖5），那么電池的能量密度必須提升至300-400Wh/kg。
具體測算過程如下：通常情況下，eVTOL的最大起飛質(zhì)量約1000kg，電池占總質(zhì)量的比例約為30%，這一占比在極限減重的情況下可達到50%，因此eVTOL上電池的質(zhì)量極限約為500kg。
當電池能量密度達到200Wh/kg時，僅能支持eVTOL續(xù)航100公里左右，此時所需電池容量為70kWh。若eVTOL需要續(xù)航200公里，則需電量超500kWh。按照每度電對應電池質(zhì)量約5kg計算，意味著需要2.5噸電池，而eVTOL上電池質(zhì)量極限是500kg,顯然如此能量密度比的電池無法滿足eVTOL續(xù)航要求。
當電池能量密度提升至400Wh/kg，eVTOL續(xù)航200公里所需電池容量約90kWh，在車身輕量化和電池系統(tǒng)輕量化的理想狀態(tài)下甚至可支撐eVTOL續(xù)航300公里。如果電池能量密度進一步提升至600Wh/kg時，eVTOL飛行汽車的續(xù)航甚至可達400km。
圖5動力電池能量密度對飛行汽車續(xù)航的影響
經(jīng)過測算，飛行汽車eVTOL商用化需要電池能量密度達到300-400Wh/kg。目前圍繞飛行汽車所需的高比能量電池，兩家公司已取得突破進展。寧德時代在2023年4月發(fā)布了凝聚態(tài)電池（半固態(tài)），其比能量達到500Wh/kg，容量在20~50Ah左右，有望于2024年量產(chǎn)；正力新能發(fā)布了航空電池，能量密度約320Wh/kg，同時支持超快充，15分鐘可充電至電池80%的電量。另外，固態(tài)電池也是一種可行的技術方向，全固態(tài)電池有望滿足飛行汽車對于電池技術的各項要求。預計固態(tài)電池2027年左右可實現(xiàn)商業(yè)化。
（2）輕質(zhì)車身
飛行汽車對于輕質(zhì)車身的要求非常高。輕質(zhì)車身技術主要包括整機空氣動力學和輕量化材料技術，目前處于持續(xù)優(yōu)化階段，主要方式為優(yōu)化機身和機翼空氣動力學設計。
其中，整機空氣動力學方面的技術尚欠成熟，由于飛行汽車平臺構型升阻比小、氣動阻力大，導致其荷載較小、經(jīng)濟性較差，因此單純依靠多旋翼的機型能效較低，復合翼或傾斜翼是主要發(fā)展方向；輕量化材料技術較為成熟，由于eVTOL車體必須兼顧高強度和輕量化，應綜合考慮密度低和強度高的材料，目前常見材料是碳纖維復合材料，小鵬匯天使用的就是該材料。
（3）低空飛行智駕技術
目前低空飛行智駕技術處于發(fā)展早期，多數(shù)eVTOL配備飛行員，預計L5級智能駕駛技術將在2030年后實現(xiàn)商業(yè)化落地，屆時需要整個系統(tǒng)體系的協(xié)同管理。飛控技術包括感知、決策、控制和通信技術四大領域，當前主要技術難點與研究方向如下：
第一，在感知領域，飛行汽車需要對起降區(qū)域的環(huán)境、可行區(qū)域做出精準判斷，監(jiān)測環(huán)境相對復雜，同時對抗噪聲干擾和監(jiān)測距離也有較高要求，但是現(xiàn)有傳感器技術難以滿足如此高的要求。在微機電傳感器基礎上的復雜氣象環(huán)境感知技術是傳感器的發(fā)展方向；
第二，在決策領域，飛控算法主要涉及不同機型的姿態(tài)控制問題，對多旋翼、復合翼、傾旋翼的控制難度依次升高，目前研發(fā)企業(yè)正在推進相關智駕算法研究；
第三，在控制領域，行業(yè)內(nèi)主要研究方向包括傳統(tǒng)的線性飛行控制、以AI為基礎的深度學習飛行控制、主要基于模型實現(xiàn)的非線性控制；
第四，在通信技術領域，現(xiàn)有通信技術可以滿足點對點飛行的需求，但是不同區(qū)域的通信信號覆蓋情況差異明顯，難以滿足eVTOL大范圍普及要求的通信穩(wěn)定性和可靠性保障需求。
2．政策法規(guī)要素
飛行汽車的資質(zhì)許可主要包括四類證書，分別是型號合格證、生產(chǎn)許可證、運行許可證，以及單機適航證。如圖6所示，飛行汽車生產(chǎn)企業(yè)只有獲得前三個證書，且每款機型獲得單機適航證后才能開展商業(yè)運營。目前多數(shù)企業(yè)處于型號合格證審定階段。eVTOL取得全部資質(zhì)的流程時間長、成本高。前三證從申請到審批預計需要3-5年時間，預估eVTOL獲取適航認證需花費10億元。
當前全球已有多家企業(yè)獲得單機適航證（包括特殊適航證/特許飛行證等），具備了試飛的資格。其中國內(nèi)有吉利沃飛長空、小鵬匯天、億航等公司，其中億航是國內(nèi)首家獲得中國民航局型號合格證的企業(yè)；國外有JOBY、Alef Aeronautics等公司。
相較于傳統(tǒng)大飛機，eVTOL的適航條款中少了燃油、液壓、機身增壓等復雜系統(tǒng)的驗證工作，因此業(yè)內(nèi)認為其適航取證時間相對較短。另外，各國對eVTOL制造商的認證進度也在加快。
圖6 eVTOL需要取得的資質(zhì)證件（適用于中國、美國等市場）
3．其他政策及市場環(huán)境要素
低空空域管理、基礎設施及公眾接受度等也是飛行汽車商業(yè)化落地重要影響因素。
首先，在低空空域管理上，目前各國開放的進程存在差異。美國針對低空空域采用分級管理，eVTOL可在非管制空域（3000米以下）自由飛行；日本和韓國的相關政策正在推進；中國對低空空域管理開放的難度較大，畢竟低空空域作為一種國家戰(zhàn)略資源，關乎空防安全，同時低空空中交通管理相對復雜。但是近幾年中央與地方政府為了更好地支持低空經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，紛紛推出引導政策。四川、深圳、湖南、江西等地已經(jīng)先后開展了低空空域管理改革試點工作。2024年3月5日“低空經(jīng)濟”首次寫進了《政府工作報告》，也是首次被定義為增長引擎。因此后續(xù)我國低空空域管理進程將會加速，這將大大促進飛行汽車的發(fā)展。
其次，在低空基礎設施方面，需要與城市規(guī)劃相匹配，且前期資金投入大。低空基礎設施主要包含：垂直起降場等物理基礎設施、信息基礎設施（通信、導航、監(jiān)視、氣象監(jiān)測等），以及數(shù)字化管理服務系統(tǒng)等。
最后，在公眾接受度方面，主要涉及低空飛行噪聲、公共安全風險（例如城市載人事故可能帶來嚴重后果）、視覺以及隱私擔憂等問題，目前我國相關制度有待完善，人們對飛行汽車也需要一個逐步了解和接納的過程。
圖7飛行汽車低空飛行環(huán)境
總而言之，當前我國在低空空域管理、飛行汽車運行時的起降場地、配套設施等一系列體系建設剛剛起步，雖然中央和地方政府在大力推進，但是仍需經(jīng)歷較長時間的摸索期，這就決定了飛行汽車大規(guī)模商業(yè)化落地不可能短期內(nèi)快速實現(xiàn)。
四、飛行汽車商業(yè)化路徑與市場空間預判
1．飛行汽車商業(yè)化路徑預判
飛行汽車的商業(yè)化路徑由產(chǎn)品成熟度和優(yōu)勢使用場景共同決定。蓋斯特研究團隊綜合考慮了技術、政策法規(guī)及市場環(huán)境等核心要素對飛行汽車產(chǎn)品量產(chǎn)落地的影響，以及飛行汽車在短途（<300km）、易堵車的大型城市內(nèi)、公路交通不便等場景下的高效出行優(yōu)勢，判斷飛行汽車未來商業(yè)化路徑將分為三個階段：
第一階段，2025年飛行汽車將迎來小規(guī)模的商業(yè)化應用，率先從B端切入，主要應用在乘員少、航程要求低、點對點、追求出行效率或體驗的場景中，例如公共設施檢查、空中旅行、搶險救援等。
第二階段，2030年飛行汽車產(chǎn)業(yè)將迎來快速發(fā)展時期，主要應用場景是300公里內(nèi)的短途出行場景，同時將逐步向城區(qū)滲透，例如警務航空（巡線巡邏）、公務出行、緊急醫(yī)療等。
第三階段，2040年飛行汽車產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)初步規(guī)模化，隨著基礎設施完善，逐步由點對點運行向不定點、不定時的空中出租車服務方向發(fā)展，同時私人飛行汽車也將具有一定的市場規(guī)模。
2．飛行汽車市場空間的預判
圖8飛行汽車成本及市場規(guī)模預測
飛行汽車成本分為整車購買成本和運營成本。飛行汽車成本下降趨勢及市場規(guī)模預測如圖8所示?？紤]到核心技術逐漸成熟與規(guī)模效應顯現(xiàn)所帶來的成本下降，預計飛行汽車整車購買成本將從2025年的500萬元，降至2040年的100萬元；運營成本主要包含保險、維修保養(yǎng)、人工成本（2030年前需要飛行員）、直接飛行成本等，這部分成本預計將從2025年的150元/10分鐘下降到2040年的50元/10分鐘。
飛行汽車市場規(guī)模由三部分構成：整車銷售規(guī)模、相關產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模及服務運營收入。整車銷售方面，預計2025年中國飛行汽車市場規(guī)模約800臺、2030年約2000臺、2040年將超5000臺。結合飛行汽車商業(yè)化路徑下的核心應用場景、產(chǎn)品成本及運營成本趨勢、未來市場規(guī)模等各種因素，蓋斯特預測：中國飛行汽車的產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將在2025年、2030年和2040年分別達到100億、500億和1500億元。
綜上所述，在電動化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化等科技持續(xù)進步，以及社會需求的共同推動下，飛行汽車的概念階段被快速突破，全球幾百家企業(yè)在飛行汽車領域布局，eVTOL成為現(xiàn)階段的主流產(chǎn)品方向。飛行汽車作為一種新型交通工具，當前仍處于起步期，其產(chǎn)業(yè)化進程受到核心技術、政策法規(guī)、市場環(huán)境等多種核心因素的影響。蓋斯特預測：我國飛行汽車的應用及商業(yè)化落地將經(jīng)歷三個發(fā)展階段，從2025年小規(guī)模商用階段的空中旅行、搶險救援等，逐漸發(fā)展到2030年快速發(fā)展期的多種應用場景，再到2040年初步產(chǎn)業(yè)化階段的空中出租車服務和私人飛行汽車等。飛行汽車前景廣闊，具有巨大的市場潛力。未來隨著飛行汽車應用落地，人類夢想中陸空一體的智能立體交通時代將會逐步到來。
