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来源：乐鱼体育官方首页 发布时间：2025-11-29 23:31:00
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2025年11月4-5日，第十届中国航空创新创业大赛全国总决赛系列活动在江苏南通国际会议中心成功举办。本届大赛由中国航空学会、中国航空工业集团有限公司、中国航空发动机集团有限公司、中国商用飞机有限责任公司、中国国新控股有限责任公司、中国国际金融股份有限公司联合主办。高校新锐、科研骨干、央企中坚、专精特新的创业先锋，航空航天产业链上下游的参赛项目和数百家投资机构代表参加了此次活动。
首届空天产业链创新发展大会特别邀请了中国航发湖南动力机械研究所型号总师王涛参加，在大会上做了关于《『绿色+混电』低空之核心》的演讲。以下内容根据演讲录音整理发表。
尊敬的顾总、各位来宾，大家好，我代表中国航发湖南动力机械研究所向大会作汇报，汇报题目为《绿色＋混电：低空之核心》。我的汇报分为四个部分。
当前，低空经济正加速发展，在国家顶层设计层面，已发布多项重大发展的策略指导意见，从宏观层面统筹管控并引导低空经济发展，重点聚焦产业生态构建——包括《通用航空发展指导意见》《低空经济发展指导意见》《空域分类方案》《无人机飞行管理条例》等政策文件；第二层级则完善了发展规划体系，国家及行业层面出台的发展规划、实施计划，更偏重于中长期发展目标的落地推进。
在区域部署方面，地方政府密集出台了相关的政策措施、细则、行动方案，重在通过中短期的具体措施促进低空装备制造、技术创新、设施建设和运营应用。目前在政策驱动层面，已出台多项政策，包括2024年政府工作报告中提出的加快发展新质生产力、积极打造低空经济等新增长引擎。当前，低空经济正涌现出更多应用场景，包括观光旅游、低空出行、物流运输、应急救援、农林植保和电力巡检等。在市场方面，在政策与市场的双重驱动下，低空产业前景可期。
其中在全世界城市低空飞行器市场分析中，预测2040年城市空中交通（UAM）行业总产值将达到1万亿美元，2050年行业总产值将达到9万亿美元，其中城市空运与货物运输市场占比各约50％，相应的军用及民用低空市场占比比较小。全球电动垂直起降飞行器（eVTOL）数量预计2040年可达到30万架，2050年将达到120万架。
在国内城市低空飞行器市场，预计到2040年，每年参与短途航空运输的人次将达到1亿以上。2040年我国电动垂直起降飞行器（eVTOL）数量约7万架，2050年可达到29万架，我国将成为仅次于美国的全球第二大市场；2040年产值将达到2600亿美元，2050年达到2万亿美元，约占全球产值的1/4。
低空经济的发展前途十分广阔，但也面临诸多问题，其中航空领域的绿色转型是其发展的最大压力。围绕未来的减排目标，国际民航组织明确了航空业需实现年度环比减排不低于2％的要求。
在区域减排规划上，欧洲与美国均锚定2035年相较2000年减排达到50％－60％的明确标准，这类减排举措力度极大，实现难度也极为艰巨。因此，低空经济未来发展需将绿色转型作为核心目标。
首先是针对垂直起降的适配需求，尤其是电动垂直起降航空器（eVTOL），不仅需满足瞬时高功率要求，还需契合城市运行场景下的低噪声、低碳排放标准。
其次针对短途高频次飞行场景，该类飞行器还需具备长续航能力与快速补能的特性。
最后从未来可持续发展的绿色能源要求出发，低空领域传统动力系统的特点。以传统燃气涡轮发动机为例，其核心优点是功率大、续航能力强，但也存在非常明显短板：
第一，为保障运行安全，需采用双发配置形成动力冗余，这是低空飞行器尤其是载人机型的关键安全设计；
第三，发动机起飞阶段所需功率远大于巡航阶段，而设计上需预留足够的功率裕度以满足起降需求，这种设计特性导致巡航阶段的燃油经济性下降。
我们团队整理了典型发动机的性能数据，能清晰看到其在不同平飞高度、巡航高度及起降环境下燃油消耗率的动态变化规律。
1.纯电动力系统能显著改善飞行器的高海拔适应性与高温环境运行性能，解决传统动力在极端环境下功率衰减的问题；
2.该动力形式为飞行器新构型研发提供了支撑，尤其适配电气化与智能化融合的设计方向，为低空飞行器的形态创新与功能升级创造了条件；.
3.纯电动力可充分借鉴当前电动汽车领域已成熟的技术成果（如动力电池、电机控制等），这使得低空飞行器电动力系统在研发成本与量产定价上具备天然优势。
纯电动力在航空领域也面临现实困境：一是当前动力电池的储能密度较低，二是受储能密度限制，航空器难以满足大载重、长航程的运行需求。因此，面向低空经济的多元化需求，航空动力技术仍有较大的发展空间。
以我们团队的分析案例为例，一款19座双发低空飞行器，其飞行所需功率不低于1兆瓦，且动力电池储能需达到不低于400千瓦时，才能适配部分实用场景需求，而当前技术水平尚未完全满足这些指标，困境仍需突破。
接下来，我代表单位分享一个观点：我们大家都认为混合电推进系统（以下简称“混电系统”）是未来航空动力的重要发展趋势。首先对混电系统做简要介绍：航空混电系统是指整合传统发动机（如燃气涡轮发动机）与动力电池，通过特定的能量组合与调度策略，为推进装置（包括螺旋桨、涵道风扇、桨扇及倾转旋翼等）提供能量并驱动其产生推力的新型动力系统。
混电系统主要有两类组成方式，其中一类是串联式混合动力系统。该系统通过涡轮机将燃料能量转化为机械能，再经发电机转化为电能；电能与动力电池输出的电能共同驱动电动机，进而带动螺旋桨旋转产生推力。同时，在巡航阶段，系统多余的电能可为动力电池充电，实现快速补能；这一设计能确保在涡轮机发生故障时，动力电池可作为备用能源提供动力，保障飞行器的飞行安全。
除串联式混合动力系统外，另一类是并联式混合动力系统。该系统中，涡轮机以轴功率形式将能量输出至并车减速器；同时，动力电池释放的电能驱动电动机运转，电动机也将动力传递至并车减速器，二者通过并车减速器协同驱动螺旋桨。
这种动力耦合方式能大大降低燃气涡轮发动机的功率富余度设计需求，确保燃气涡轮机在地面启动的最大工况及后续整个工作过程中，均能保持功率平稳输出——这一特性对降低飞行器油耗具有非常明显优势。
1. 显著提升飞行器性能。该系统能有效提高推进效率，综合优化飞行器的起降距离、巡航速度、爬升率与航程等关键指标；
2. 可拓展任务包线，通过全机电功率综合管理，推动飞行器实现高度电气化与智能化。
3. 提高设计自由度。电能应用具备高灵活性，更易于采用分布式电推进设计，为低空飞行器的形态创新与功能升级提供了更大研发空间。
4. 具备多平台通用性。以电能输出为核心的混合电动力系统，可拓展应用至无人舰船、特种车辆等非航空平台，在战地应急供电、移动电力保障等场景中发挥作用，对我国未来海陆空装备体系的协同发展具备极其重大意义。
我们针对四种推进形式（传统动力、纯电动力、混合电推进等）在飞行器续航时间支持能力上做了预估。在混合电动力与纯电动力的对比分析中，我们以5吨级垂直起降飞行器为研究对象，结合2035年电池单位体积内的包含的能量预期水平展开测算：采用混合电动力系统后，该飞行器航程可达到近920公里，相比传统动力系统航程提升67％，每公里燃油消耗率降低约69.3％。
从实测数据分析来看，采用全电动力系统的飞行器航程约为160公里。我们将混合电动力、全电动力（纯电动力）与传统涡轮机动力三类系统来进行综合对比，结合当前电机与电池的技术设计水平，得出以下核心结论：
在相同商载条件下，三类动力系统的航程表现排序为：传统涡轮机动力＞混合电动力＞全电动力；在相同航程与商载能力需求下，系统综合性能（含动力输出稳定性、任务场景适配性）的排序同样为：传统涡轮机动力＞混合电动力＞全电动力。不过在排放指标上，全电动力系统优势显著，是三类系统中排放量最低、环境友好性最优的类型。
针对固定翼飞行平台与垂直起降飞行平台这两类典型机型，分别对三种动力形式（传统涡轮机动力、混合电动力、全电动力）的性能展开了预测与分析，后续将呈现具体数据支撑。
从发展趋势来看，结合2035年电机与电池技术的预期水平，针对8.6吨级固定翼飞行器，在相同商载条件下，混合电动力系统的航程将具备超越传统涡轮机动力系统的优势。综合这一性能突破及混合电动力在其他维度的优势，我们大家都认为，混合电动力系统是未来低空航空器的最优动力选择——它在排放指标、飞行航程与载重能力上呈现出综合优势，这一结论与国外低空经济领域的动力技术发展的新趋势高度契合。
在国际发展层面，美国于2015年由NASA（美国国家航空航天局）启动“高效垂直飞行计划”，同步开展GL－10等分布式混合推进垂直起降概念机的研制工作。在产业落地方面，美国乔比航空（JobyAviation）已于2023年完成S4垂直起降飞行器的交付；2024年，美国还在重点支持330千瓦级混合电动力系统的开发项目。
欧洲同样积极布局，制定了多项低空动力技术专项计划。其中，空客（Airbus）、罗尔斯・罗伊斯（Rolls－Royce，简称“罗罗”）与西门子（Siemens）曾联合宣布，研发一款串联构型的电动飞机“E－FanX”。
从整体发展的新趋势来看，国外航空巨头均在发力高功率混合电动力系统及核心组件研发，代表性企业包括GE航空（GEAviation）、罗罗（Rolls－Royce）、赛峰集团（Safran）、霍尼韦尔（Honeywell）以及CFM国际公司（CFMInternational），其研发重点涵盖电机、发电机、逆变器及电源管理系统等关键部件。
顺应航空领域电气化发展的新趋势，我国需全方面推进航空电气化战略。在技术路线布局上，应重点发展分布式技术，具体规划为：2030年初步完成混合电推进系统研发；2035年将采用边界层吸入技术的混合电系统应用于飞行器；2040年实现氢能源电推进系统的工程化应用。
在混合电系统电机与电控技术的发展趋势上，核心目标是提升功率密度与单位体积内的包含的能量，这需要从设计、材料、工艺制造等全链条开展大量技术创新，当前该领域技术门槛较高。在电机电控技术路线选择上，目前主流电机类型包括异步电机、永磁同步电机与磁阻电机。通过对比三类电机的使用效能，永磁同步电机在未来高功重比需求场景下具有最大发展优势，这一优势与我国在稀土材料领域的资源禀赋高度契合。
在航空电机与电控的关键技术及研制风险方面，核心挑战可概括为“四高”要求，即高功率密度、高安全可靠性、高环境适应性与高集成度。其中：
1. 高功率密度的关键技术包括高磁负荷、高电负荷、高速化、高效率及高效散热冷却技术；
2. 高安全可靠性的关键技术涵盖控制管理系统冗余设计、功率控制、故障诊断及故障灭磁等技术。
技术难点方面，高环境适应性的关键技术包括耐高温、耐强震的电机电控仿真设计、电磁兼容设计及仿真环境适应性验证技术；高集成度设计的核心方向则涵盖电机电控集成、自循环冷却系统集成、推进单元一体化集成，以及发动机－电机一体化集成技术。
在高速电机的未来发展趋势上，超导电机是重要突破方向。国际层面，美国空军（USAF）、俄罗斯联邦航空航天局（Roscosmos，原文“NASA”为表述误差，NASA为美国机构）等已开展有关产品研制；国内方面，中国航发614所（中国航发沈阳发动机研究所）正在推进1兆瓦永磁高速电机的研制工作，该电机聚焦大功率、高功率密度特性开发。
在电池技术领域，未来航空领域的电池应用，核心目标无疑是攻克高功率密度电池技术。从当前技术应用门槛来看，可用于低空飞行器的电池需达到300－500瓦时/千克的单位体积内的包含的能量，才能具备较好的低空场景应用前景，这也是目前国内众多电池研发单位的核心发展目标。
在现有电池技术路线中，锂离子电池有望率先实现大规模应用，提升单位体积内的包含的能量是其主要发展趋势，但该技术路线目前仍存在很明显的应用瓶颈（如低温性能衰减、循环寿命限制等）。
在航空电池技术领域，储能能力与安全性能是未来发展需突破的两大核心关键技术，当前这两点仍对电池技术的升级形成较多制约。
而在航空燃机方面，提升核心燃机效率是首要发展目标。基于这一目标，我们提出未来可重点探索复合循环发动机技术路线，具体可通过采用增压燃烧技术（例如断续式增压燃烧技术），大幅度的提高燃机的燃油效率。
此外，在航空燃机减排领域，可通过在主动力源系统中应用复合循环、章动盘燃烧室等技术，提升燃料燃烧效率，以此来实现减排目标。
从技术发展阶段来看，第一阶段仍以化石燃料为基础，通过优化燃烧技术降低排放；第二阶段将以氢燃料涡轮机与可持续航空燃料（SAF）为核心，目标是构建“绿色＋高能效”的高效发电单元，为航空燃机的低碳转型提供支撑。
在绿色可持续燃料领域，从未来发展规划来看，到2035年，航空业减排将主要是依靠可持续航空燃料（SAF）；相比之下，航空新技术、运营优化及基础设施升级在减排中的贡献占比将相应降低。
另一重要绿色燃料方向是氢燃料技术：空客（Airbus）计划在2035年推动氢涡轮机投入市场，并提出到2050年实现50％碳减排量由氢燃料技术贡献的目标。
据ATA（航空运输协会）预测，在SAF（可持续航空燃料）应用领域，国外进展显著：美国在2021－2022年期间，各大航空公司已大规模采用SAF燃料开展航线应用；国内目前则以研究与测试工作为主，2024年首次在大飞机上完成SAF燃料的飞行演示验证。
在发动机领域，国外发动机OEM（原始设备制造商）已在现役发动机上开展SAF燃料兼容性测试，制定了相关认证计划，并支持其产品在全世界内开展各类SAF飞行演示验证活动。国内也已将SAF研发与应用纳入国家或行业发展规划，正在推进相关工作，但目前尚未在国产通航动力装备上开展SAF飞行演示验证。
在氢能源航空应用领域，欧美国家的氢涡轮技术推广尚处于起步阶段：空客（Airbus）计划最快于2025年完成氢燃料支线飞机验证机首飞，并目标在2035年实现氢涡轮动力系统的市场交付。国内在该领域起步相对较晚，目前尚未开展氢涡轮发动机的飞行演示工作。
从技术路线来看，国外在小型通航动力领域已较多采用氢燃料电池技术，但面向大中型通勤飞行器的氢涡轮或氢混合动力技术，仍处于起步阶段，还没完成飞行演示验证。这一技术断层，为我国实现“换道超车”、抢占中大型通航动力市场提供了重要机遇。
在SAF燃料适配方面，中国航发集团已启动国产航空发动机兼容SAF的相关研究工作，目前已完成国产发动机高SAF参混比（如高比例SAF与传统燃油混合）的部件及整机性能测试；部分发动机型号在研制阶段已纳入SAF兼容性设计考量，并开展了燃烧室燃烧特性及评价方法的专项研究。
在氢能源航空动力领域，中国航发集团于2020年提出氢燃料发动机发展的顶层规划，并在2023年实现两项关键突破：千牛级氢涡轮发动机性能达标、兆瓦级氢涡桨发动机核心机性能达标。同时，在氢燃烧技术、氢控制管理系统及整机验证等方向开展专项研究，已取得显著技术突破。
② 推动高掺混比HEFA－SPK在参混比燃料在国产典型通航动力装备上的适航认证；
③ 到2035年，实现100％国产SAF在国产典型通航动力装备上的适航认证。
① 2026年初步突破氢涡轮动力总体设计、燃烧控制及换热等核心技术，完成地面性能验证与控制规律调试；
② 2030年完成基于液氢的氢燃料发动机研发与地面演示验证，初步建立氢能航空动力技术体系；
③ 2035年推动氢动力通航器应用于城市通航及短途支线通勤市场，实现氢燃料通航动力的商业试运行。
原动技术升级以提升燃气轮机效率、开发高性能发电机为核心突破方向；绿色能源技术突破涵盖绿色氢能、可持续航空燃料（SAF）及高储能密度电池研发；高性能电动机研发作为动力系统的关键组件，需同步推进技术迭代。
上述五大技术将共同支撑未来低空多场景的动力需求。从技术融合趋势来看，由绿色可持续能源与混合电推进系统构成的新型燃料－动力体系，将成为核心支撑，最终实现“四高四低一可持续”的发展目标：即高性能、高拓展性、高安全性、高能量可用性，以及低成本、低噪声、低排放与可持续发展。