欧洲的VTOL现实检验：从空中出租车到任务驱动型飞机

欧洲 eVTOL 行业正从城市空中交通转向货运、医疗后送和国防等目标应用，混合电动架构也开始用于航程更远的任务。当前的挑战是将航程和载荷能力，与合适的材料、认证要求及工业规模生产结合起来。

eVTOL 获得市场认可的一大障碍，无疑是推进系统。“垂直起飞需要强大的功率，而锂离子电池的性能目前仍不足以满足要求”，Kasaero GmbH 首席执行官 Dipl.-Ing. Karl Michael Käser 解释道。这家位于德国伯布林根的工程公司为客户提供一站式支持，服务范围涵盖航空器与轻量化设计、复合材料技术、空气动力学以及认证。Käser 解释说，对于 eVTOL，复合材料机体的开发成本与动力系统及飞行控制成本之比约为 1:20 或 1:30。由于空气动力学因素，其能耗显著高于传统航空器，系统复杂度也更高；但它们不需要跑道。这也解释了为何应用正转向军方和国防领域：救援行动常常发生在难以到达、地形崎岖的地区。

任务决定技术

德国 ERC System 展示了这一发展。其 Victor U250 于 ILA 2026 首次亮相，是一款无人混合电动重型垂直起降飞行器，专为军事补给和关键物流设计。其目标是在巡航速度达到 250 km/h 时，载荷达到 250 kg，航程超过 300 km，并计划于 2028 开始首批系列交付。

ERC、莱茵金属公司和北莱茵-威斯特法伦州已签署 MoU，旨在于德国北莱茵-威斯特法伦州建立 Victor 的生产体系及相关供应链。该目标明确包括市场投放和工业化。ERC 已将重点从原先瞄准的空中出租车市场转向其他应用：在这些应用中，垂直起降、载荷能力以及不依赖基础设施的运行能带来明确的运营优势。

德国联邦国防军越来越多地在军事医疗服务中采用无人系统。近期，联邦国防军委托 Avilus GmbH 开展 Grille X4 救援无人机创新项目。这是电池电力推进并未失去意义的近期例证。Avilus 的无人 Grille X4 采用全电动动力系统，主要用于医疗后送和物流。

其载荷最高可达 175 kg，航程约为 50 km。Grille 于六月完成首飞，即将进入可重复生产的预系列阶段。尽管出于军事保密原因，具体材料构成尚未披露，但其结构很可能采用利用纤维增强复合材料的单体壳设计。“如果要求飞机不被雷达探测到，更可能采用玻璃纤维增强塑料；如果使用碳纤维，则需要特殊的雷达吸波屏蔽措施”，弗劳恩霍夫 IGCV 高级业务开发人员 Steffen Geinitz 解释道。

“所采用的技术取决于计划的产量。纤维增强热塑性材料可以通过成熟的工艺路线加工，其产量高于热固性材料工艺所能达到的水平。无人机未来将至关重要，尤其是在国防领域”，他肯定地说。在未来空中作战系统（FCAS）以及“Team Gen 6”等后续概念中，无人机发挥着举足轻重、绝对核心的作用。

这种对比揭示了一个特点：电池电力推进可用于短程且任务明确的场景，而混合电动架构则能满足对航程和载荷有显著更高要求的应用。

高昂的认证费用可能成为问题

仅仅追求最低重量已不再够用。货运和军用飞机同样必须满足耐久性、损伤容限、可修复性和运行稳健性要求。从制造商的角度来看，ERC System 首席执行官 Dr. David Löbl 指出：“对垂直起降飞行器而言，每千克重量都很重要——这一点没有改变。但如今我们更把重量视为一种权衡：如果减轻一千克会让零件的制造或维修成本大幅增加，那就不值得。欧洲越来越难以采购复合材料原材料。仅仅因为行业无法管理复合材料供应链，就退回到钣金飞机，这不是解决办法。”Käser 表示，原型机通常采用纤维增强复合材料技术制造，而严格的航空标准和可扩展性决定了制造技术与材料的选择。“复合材料的性能只有通过不同材料的组合才能形成，因此结构认证的复杂性会带来高昂成本.”

这引出了一个核心材料问题：传统热固性 CFRP 是否会继续占主导地位，还是随着产量增加，更快的工艺、热塑性复合材料和更集成的结构概念会变得愈发重要？关键问题正从“飞机能否依靠电池垂直起飞”转向“哪种推进、结构和制造方案最适合执行可行的任务”。ERC 的 Victor 和 Avilus 的 Grille 展示了两种截然不同的答案。

标题图片：Joby Aviation 提供。（c）Joby Aero, Inc.

特约编辑：Isa Hofmann