文/觀察者網(wǎng) 張志峰

編輯/周遠方

1月9日下午，中國首型1噸級別混動傾轉(zhuǎn)翼eVTOL（電動垂直起降無人機）搭載液態(tài)氫能燃料電池的飛行驗證順利完成。

此次飛行驗證是全球第一架噸級氫能混動傾轉(zhuǎn)翼eVTOL試飛，也是大型風冷燃料電池系統(tǒng)在大型飛機上的第一次實證案例，同時還是中國第一架以液態(tài)氫氣作為能源的大型eVTOL應用，一舉填補多項國內(nèi)空白，為未來中國低空經(jīng)濟蓄勢騰飛注入動力。

觀察者網(wǎng)獨家消息，此次試飛的傾轉(zhuǎn)翼eVTOL起飛總重達到680公斤，載重能力為120-160公斤。其搭載液氫燃料儲存系統(tǒng)，并匹配大功率、長壽命的大型風冷燃料電池系統(tǒng)，經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，在保障安全性的同時，滿足了飛行器單次飛行所需能量，為持續(xù)飛行提供堅實后盾。

這意味著，未來eVTOL可以擁有強大的承載能力，足以應對諸如大規(guī)模物資緊急投送、大型救援設(shè)備運輸?shù)葟碗s任務。

工作人員正在調(diào)試機身

01. 電動飛機800公里首飛，讓Joby和豐田搶了

2024年6月，全球低空經(jīng)濟龍頭，美國Joby公司首次完成2.5噸級水冷液氫動力傾轉(zhuǎn)翼eVTOL S4首飛。

該次飛行配備了40公斤液氫作為燃料，圍繞其位于加利福尼亞州馬里納的工廠進行，飛行時間長達4小時47分鐘，飛行距離達到523英里（約841公里），著陸時依然剩余10%的氫燃料負載，展示了多于純電動力最大續(xù)航三倍的飛行能力，一舉解決困擾全球低空經(jīng)濟領(lǐng)域的里程焦慮問題。

一直以來，新能源技術(shù)在大載重、大功率航空應用領(lǐng)域在全球范圍內(nèi)均面臨嚴峻挑戰(zhàn)，國內(nèi)外eVTOL若純電動力，最大實測續(xù)航約250公里。這是不留余地、直到電池耗盡的指標。實際運行中，考慮到安全等因素，可用航程只有一半左右。在上海虹橋-蘇州工業(yè)園，深圳-珠海等典型應用場景下，飛行約2-3個航次就需要充電。

2023年底，低空經(jīng)濟被列入國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，因其產(chǎn)業(yè)鏈長，可以很大程度復用新能源車產(chǎn)業(yè)鏈而被各方看好。

然而，此前困擾新能源車產(chǎn)業(yè)的三大問題：安全性問題、能量密度問題、重量問題，在汽車行業(yè)已經(jīng)一定程度上解決，但在天空場景又復現(xiàn)出來，在超高密度固態(tài)電池未能獲得突破性進展之前，很難得到徹底解決。

因此，液氫燃料電池成為各國普遍認可的可行性方案之一。

成立于2009年的美國Joby公司，由英特爾、豐田、捷藍航空等領(lǐng)投，憑借雄厚的資本和技術(shù)實力，率先吃了這只螃蟹。

但短短不到半年，來自中國的年輕團隊就趕了上來。

02. 更小、更輕、更難

根據(jù)公開資料JobyS4機型最大起飛重量4800磅，約2.18噸，氫電版的S4 eVTOL驗證機機身重量沒有公布，但業(yè)內(nèi)大都猜測，氫電版驗證機要更重一些，可能不超過2.5噸。

Joby公司液氫動力eVTOL首飛

實際上，航空動力的難度不在做大，而在做小、做輕。

Joby使用的是傳統(tǒng)的水冷氫燃料電池系統(tǒng)，由于增加了占用大量體積與載重的水冷組件（每100千瓦的系統(tǒng)，約增加重量100公斤），一方面造成機體內(nèi)無處安放，只能把氫燃料電池系統(tǒng)和水冷散熱組件吊掛在機頭，破壞了機體結(jié)構(gòu)；另一方面額外增加了200公斤載重，幾乎占用了該載人版eVTOL核載450公斤（4-5人）的一半，使其商業(yè)實用性大打折扣。

而此次中國團隊成功驗證飛行的大型風冷燃料電池系統(tǒng)，則具有體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕等多重優(yōu)勢，可以在不犧牲飛機載荷和機體結(jié)構(gòu)的前提下，實現(xiàn)飛機航程的大幅度提升，使飛機在經(jīng)濟性上有更多選擇。相關(guān)技術(shù)在國際屬于先進地位。

特別對于中國當前低空經(jīng)濟行業(yè)現(xiàn)狀而言，1噸級別左右的eVTOL輕便，靈活，技術(shù)難度和成本都相對較低，億航，小鵬匯天，沃飛等都集中在這個重量段，但鋰電池純電系統(tǒng)帶來的續(xù)航焦慮始終是個難以逾越的鴻溝；油電混動中，插混動力系統(tǒng)輸出功率切換不靈敏，導致eVTOL空中飛行的靈活性大大降低，增程式則需要更大的鋰電池、電逆變器等構(gòu)成一整套復雜動力方案，用在動輒數(shù)噸重的汽車上沒問題，但對于要求輕量化的eVTOL顯然不合適，同時還存在噪音太大等問題，很難適用于城市上空。

因此綜合來看，此次大型風冷液氫燃料電池系統(tǒng)在噸級eVTOL上的應用，對于我國整個低空經(jīng)濟領(lǐng)域發(fā)展都具有強大的現(xiàn)實和產(chǎn)業(yè)意義。

此外，在安全性方面，Joby公司試驗機“將液氫燃料至于機身內(nèi)部、動力與散熱系統(tǒng)懸掛于機身外部”，中國團隊解決了將整個動力與散熱系統(tǒng)置于機艙內(nèi)部的安裝調(diào)試難題，同時考慮到-253℃液態(tài)氫安全性問題，將燃料瓶置于機身外部。

置于機身內(nèi)部的風冷系統(tǒng)和動力系統(tǒng)

懸掛于機身底部的液氫瓶口（試飛結(jié)束后）

更加值得一提的是，中國此次噸級風冷液氫混動傾轉(zhuǎn)eVTOL的飛行任務，僅由北京嘉清、追夢空天、同塵和光三家分別來自北京、蘇州和寶雞的年輕團隊分工協(xié)作、共同調(diào)試、聯(lián)合完成。

從資本實力、資源配置和人員數(shù)量等方面，與Joby公司這尊龐然大物比起來，完全不具備可比性。

聯(lián)合團隊試飛完成后的部分成員

其中，北京嘉清（新能源科技有限公司）為此次大型風冷液氫燃料電池動力系統(tǒng)的供應方。該公司成立于2019年7月19日，由清華大學教授、國際氫能協(xié)會副主席毛宗強教授及其學生方謀博士共同創(chuàng)立，專注于氫燃料電池金屬雙極板水冷電堆的研發(fā)和生產(chǎn)。其產(chǎn)品線涵蓋單堆額定功率從2千瓦到140千瓦的多種電堆，以適應不同的應用場景。此前，北京嘉清還基于140千瓦電堆開發(fā)了額定功率110千瓦的氫燃料電池發(fā)動機，并與三一重工合作，將該發(fā)動機應用于31噸自卸車，該車型已完成工信部348批公告，并正在展開規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)化應用。截至目前，北京嘉清是行業(yè)內(nèi)唯一一家能夠供應大功率、長壽命的風冷燃料電池電堆和系統(tǒng)的企業(yè)。

追夢空天（科技（蘇州）有限公司）則是此次試飛機型第一代DF600的供應方。企業(yè)核心團隊同樣來自清華大學團隊，成立于2018年成立，首款續(xù)航1000公里的噸級油電混動傾轉(zhuǎn)翼eVTOL產(chǎn)品DF600“驚鴻”已于不久前完成試飛，進度居于國內(nèi)首位、全球第二僅次于美國JOBY公司。預計2025年江開始批量交付先鋒用戶，高等級客運產(chǎn)品DF3000“游龍”將于2025年底下線，2027年開始批產(chǎn)。

同塵和光（陜西同塵和光低溫科技有限公司）則主要為此次驗證飛行提供液氫的制造和安全運輸任務。該企業(yè)由西安交通大學、陜西科技大學等高校團隊成立于2023年7月17日，目前已熟練掌握氫液化技術(shù)，可以自行設(shè)計研發(fā)中小型液氫罐、液氫加注系統(tǒng)及液氫燃料供應系統(tǒng)等，主要業(yè)務聚焦于氫液化、致密化、高效儲存、輸送及氫安全的技術(shù)研發(fā)，致力于解決液氫儲運及應用技術(shù)開發(fā)。

工作人員連夜調(diào)試機身

“三個年輕的團隊在各自領(lǐng)域，放眼全球都屬于佼佼者。很難想象如此高精尖的工程，僅靠各自幾十上百人的團隊就能完成。在十年前，可能只有極少數(shù)國家級大型研究團隊才敢想敢做的?！?/p>

北京嘉清董事長兼CEO方謀感慨，這一切都得益于中國基礎(chǔ)經(jīng)濟、基礎(chǔ)科學近年來的飛速發(fā)展，才使得全國各地大大小小的科技創(chuàng)業(yè)團隊能夠自由合作、各項科研成果層出不窮，呈現(xiàn)出一派百花齊放、欣欣向榮之象。

方謀還回應了外界比較關(guān)注的氫能飛機安全問題，“其實油、電一樣有這個問題。相對來說，氫和火全往上走，氫氣只有與氧氣以一定比例混合，才會爆炸。因此只要不是密閉空間，理論上反而更好控制，后續(xù)我們也會有相關(guān)的實驗向公眾展示，打消顧慮?！?/p>

聚焦氫動力燃料電池領(lǐng)域，在方謀看來，得益于現(xiàn)有成果和國家政策層面大幅傾斜，2025年將正式成為中國氫能航空動力的元年。

可以預見，2025年該技術(shù)一方面將快速吸引上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)力，促使液氫制備、儲運技術(shù)迭代升級，加速航空用氫產(chǎn)業(yè)鏈成熟；另一方面，以該噸級平臺為根基，衍生出功能各異的飛行器家族，深度融入城市空中通勤、偏遠地區(qū)補給、海洋作業(yè)支援等多元領(lǐng)域，重塑生產(chǎn)生活格局，讓“飛天逐夢” 照進現(xiàn)實，助推我國航空科技屹立世界潮頭，領(lǐng)航未來藍天征途。