城际飞行与UAM场景下，eVTOL还有那些难点？

 

 

eVTOL制造商采用分布式电驱技术、智能驾驶飞行技术、安全冗余技术、轻量化技术及降噪技术等关键技术，还需重点解决态势感知与避障技术、智能驾驶技术、低空航线网络、电池技术等核心技术难题，以实现长航时、大航程、零排放、低碳化、低成本、大载荷等研发目标。

 

 

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高敏度的态势感知与空中避障技术

 

 

eVTOL感知与避障技术具有实时机动避障决策功能，主要包括空间复杂环境下的多障碍物探测和分类、障碍物定位及路径预测与碰撞风险分析、避障策略选择和航线重新规划等技术，涉及感知传感器构型设计、多源信息融合、智能目标识别、障碍物危险评估与避障决策等诸多领域。现有eVTOL制造商一般通过加装ADS-B、TCAS等空中防撞设备来解决自动安全间隔保持能力、规避周围危险能力。

 

当前，针对城市地形地貌复杂、建筑物及附属设施众多、局部气象条件多变、电磁环境恶劣、鸟群飞行等情况，根据几何空间相对运动矢量进行避障决策、利用无碰撞路径规划代替避障决策、人工智能算法进行避障决策、建立城市低空环境仿真模型等技术路线还需攻克，通过快速监控检测潜在障碍物、及时提前改变航向避开障碍物等eVTOL避障技术还不成熟。

 

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高精度的低空智能驾驶技术

 

 

eVTOL智能驾驶技术应能借助视觉、红外、激光雷达和毫米波雷达等新型传感器，采取极简操控方式（SVO)，通过融合多种传感器增强飞机的环境感知能力，综合运用AI、大数据等新兴技术对已感知的环境进行智能决策分析，并利用电传操纵系统建立的良好控制基础，最终让整套飞行操控系统具备无人驾驶的自主飞行能力，是一个从辅助驾驶、半自动飞行再到最终的全自主飞行的递进过程。

 

eVTOL自动飞行（包括自动导航、自动位置报告、自动应急等）性能，可在空中不确定的复杂气象环境条件下实现自动驾驶、安全操作的智能驾驶技术还需逐渐演变进阶。

 

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高韧性的低空航路规划设计

 

 

结合城市及城际的低空运行环境，eVTOL要安全运行必须解决低空航路规划与设计问题，创建灵活机动、富有韧性的低空航线网络系统，以满足大规模、常态化城市空运场景需求。国内外相关机构或专家基于风险规避、四维航迹、城区风险地图、融合人员密度因素等角度对无人机路径规划方面开展了探索，为拓展城际摆渡、低空旅游、空中快递、应急救援等民用场景，精确规划建设低空导航点和导航路线提供了参考。

 

创造多层级叠加的空中高速公路，既考量安全裕度的城市环境模型，也要能在飞行中再依据风险环境的变化动态调整飞行路线，还要对低空航线及路径进行风险评估，并能够及时响应需求、数量、技术、商业模式和应用的变化，使获得适航认证的eVTOL与无人机、民用客机在同一空域融合运行，eVTOL低空航路规划设计仍在技术开发完善。

 

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高能量密度的新能源电池技术

 

 

eVTOL由电池为动力系统和机载系统提供能量，电池性能是制约eVTOL发展的关键因素。而现有的电池技术仍有欠缺，其密度与安全性都需要进一步突破，否则eVTOL将面临有效荷载低、航程短、续航时间短的发展局限。当前电池技术还不能完全达到满足eVTOL对运行场景的航程、生命周期、快充技术和能量密度等技术要素，电池供应商追求高能量密度、高功率密度、快速充电、长循环寿命和高安全性等多方面平衡，eVTOL主机厂商开发人员研发时权衡各种指标。

 

目前，锂电池技术相对氢燃料电池技术更成熟稳定，目前能量密度比最高，绝大多数制造商采用锂电池，但是锂电池能量密度的提升需要持续技术攻关。氢燃料电池能量密度要高于锂电池，但是其功率密度较低，瞬间放电能力较差，还需要继续发展。另外，由于太阳能辐射限制较多，所以，其实用性不高。