专访牧羽天航空董事长王勇:重载货运eVTOL商业运营在即,成本、场景为王|低空经济21人

2025-03-02 20:20:00 实时讯息

21世纪经济报道记者孙燕 上海报道

2025年,eVTOL(电动垂直起降飞行器)元素首次出现在春晚舞台:在重庆分会场,镜头跟随一架2吨级eVTOL飞过重庆“两江四岸”。

在无锡分会场,也有镜头给了无锡民营低空经济代表王勇——牧羽天航空科技(江苏)有限公司(以下简称“牧羽天航空”)董事长。

2004年成立的牧羽天航空原始团队,先后造出了国内首款海陆空三栖飞行汽车、国内最早可以垂直起降的飞行汽车、国内最早首飞的复合翼载人eVTOL,目前也是国内唯一一家吨级以上混动货运eVTOL厂商。

近日,王勇接受了21世纪经济报道记者的专访。拥有20年轻型飞机、无人机、重载荷eVTOL研发及制造经验的他,认为当前重载货运eVTOL最能快速应用,而载人eVTOL无论是技术层面还是市场闭环层面仍有很长的路要走。

牧羽天航空也是业内少有的垂直集成eVTOL厂商。在王勇看来,eVTOL进入市场时,成本一定是核心竞争力。尽管垂直集成要克服诸多困难,但长远来看,这是一条正确的路。

《21世纪》:公司何时进入通航领域?有怎样的契机?

王勇:我从小就喜欢飞行,也喜欢做手工,从1990年用金属管和蒙布做了第一架载人滑翔翼,到后来参加滑翔伞比赛,三十多年间,滑翔机、滑翔翼、滑翔伞都飞过。

我在2001年成立了上海奎柯机电。这家公司是做机电设备的,给汽车厂提供非标生产设备。公司基本解决了温饱问题后,我就开始“做梦”,2004年在上海成立了奎柯航空事业部,从做飞机套材、散件开始,开展飞机研发制造。

《21世纪》:公司产品线较多,一开始就规划做这么多构型吗?

王勇:一开始我们是以兴趣为导向研发飞机的,我们先是仿制了一款美国飞机。但到了金融危机阶段,全球的小飞机都卖不动了,我们也停止了这个项目。

2010年8月,国务院中央军委出台了《关于深化我国低空空域管理改革的意见》。我们意识到低空空域开放可能带动市场,就开始研发整机。

我们研发的第一款飞机是两座的轻型运动飞机(Light Sport Aircraft,简称LSA)。这款飞机可以水陆两栖,是全复合材料固定翼飞机。从2009年研发,到2014年11月11日首飞,我们研发了五年时间,但国内载人观光娱乐飞行市场一直很低迷,销量极其有限。

在水陆两栖飞机的基础上,我们又研发了可折叠机翼的三栖飞行汽车。这解决了飞机在地面的自我运输问题:飞机平时可以放在家里,需要飞的时候开到机场再飞。这是国内首款海陆空三栖飞行汽车,可实现在水面、陆地起降,并能完成地面长距离行驶。这款飞机本来是针对美国市场开发的,但后来发现由于世界经济的低迷导致全球小飞机市场也一落千丈,迟迟没有恢复,因此我们决定等待合适的时机再推向市场。

在三栖飞行汽车的基础上,我们研发出了直升机飞行汽车,这是国内最早可以垂直起降的飞行汽车。和ABC750三栖飞行汽车一样,HC700直升机飞行汽车在地面行驶时用电,在空中飞行时用油。

2016年, eVTOL概念出现了,并逐步在全球范围掀起一股热潮。到了2017,牧羽团队经过认真讨论后一致认为eVTOL才是未来的主流方向。因此我们全面转向了eVTOL的研发和制造,包括载人和载货,但一开始我们的研发还是偏向载人eVTOL。

2021年9月,EV4载人eVTOL首飞,成为国内最早首飞的复合翼载人eVTOL。但在研发过程中,我们意识到,载人eVTOL的技术成熟周期不是一般的长,而且商业闭环也存在巨大的不确定性,甚至大概率商业市场不能闭环。

航空业有个不成文的惯例,相较老一代飞机,新一代飞机使用新技术的比例不超过15%,以保证风险可控。但eVTOL是完全全新的概念,动力系统从发动机变成了电机,数量也从几台增至十余台;能源从汽油、煤油变成了电池;航电系统全部电气化了;控制从人工控制变成了飞控计算机控制。在技术之外,适航法规、监管手段也还未出炉。

彼时,我们在做市场调研时了解到,物流行业对eVTOL有刚性需求,如生鲜对物流时效有要求,海岛、山区等交通困难地区也需要有别于汽车的货运方式。因此在2021年,我们开始全力研发重载荷货运eVTOL。目前,牧羽天航空的定位也明确为以研发、制造、销售、运营重型载货eVTOL为主营业务。

致敬空客(Airbus),我们给货运eVTOL取名飞行重卡(AirTruck,简称AT),目前已经完成了1300公斤级别的AT1300的研发,同时正在研发8000公斤级别的AT8000两款机型。

《21世纪》:相较市面上其他货运eVTOL,飞行重卡有哪些特殊之处?

王勇:目前市面上的eVTOL,90%都是载人eVTOL。货运eVTOL以几公斤、几十公斤的小型eVTOL为主,吨级以上混动货运eVTOL,目前只有我们一家。

而目前正在适航取证的货运eVTOL,大部分是“先货后人”:按载人eVTOL设计,但是先用于载货,走货运eVTOL的适航取证流程。

但事实上,载人eVTOL和货运eVTOL在设计上就有所不同。货运eVTOL需要方方正正的货仓,追求高储藏率;也要求一定的空间容积,因为可能要运抛货(体积大但重量轻的货物);还要货物从机头或机尾进出,以提高装卸效率。但载人eVTOL一般是流线型造型,通常从侧面开门,用于载货的确有点不适用。

AT8000是全球在研eVTOL中起飞重量最大的,没有之一。这代表了基础能力:eVTOL越大,对工程能力的要求越高。

此外,大部分eVTOL都是纯电的,航程、载重量较小。我们走的混动路线:AT1300是油电混合,垂直起飞、降落时用锂电池供电,空中巡航时靠发动机烧油驱动。AT8000是增程——动力是电,但是电来自于发电机。混动或增程的研发难度显然都比纯电要复杂,但飞机的综合性能比纯电要高出4、5倍。

《21世纪》:AT1300、AT8000研发进展如何?已经完成缩比机、原型机了吗?

王勇:AT1300已于2023年完成原型机下线,AT8000已经完成20%验证机试飞,全尺寸工程样机也将于2025年年底下线。

缩比机在研发过程中用于验证。20%验证机即1:5的缩比机:尺寸缩小5倍,体积会缩小125倍。因此,大飞机做成缩比机后,几乎没有载重能力,主要验证气动特性、飞控的控制逻辑。

验证要分步骤,先进行缩比机验证。缩比机试飞后,如果还有问题不确定,就做一个更大尺寸的缩比机,直到全尺寸工程样机试飞。越接近实物尺寸,飞行数据越精确。

《21世纪》:2024年1月AT1300完成了转换飞行,这一进展在业内处于什么位置?

王勇:这在吨级以上混动eVTOL中是全球首例。按纯电、混动、复合翼、倾转旋翼等全品类统计,吨级以上全球范围内我们是第五个完成转换飞行的。

目前,全球共有9家主机厂完成吨级以上eVTOL转换飞行。在我们之前,第一家完成转换飞行的是美国Wisk,第二家是美国Joby,第三家是峰飞航空,第四家是德国Lilium,第五家是我们牧羽天,在我们之后,第六家是美国Beta,第七家是沃飞长空,第八家是美国Archer,第九家是蔚蓝空间。

全球研发大型eVTOL的主机厂有几百家,但目前只有9家完成转换飞行。其技术难度较大:转换飞行即飞机垂直起飞到一定高度后转换成固定翼飞行,再从固定翼飞行转换到垂直飞行落地,完成正向转换和反向转换落地,这是一个标准的航线飞行。这是eVTOL研制中最重要、最有难度的里程碑,考验了eVTOL的气动、动力、飞控、结构等全方位的性能。

在这9家中,我认为有2家复合翼eVTOL的转换飞行非正式完成。如Archer用的是四叶桨,但复合翼一般用两叶桨,在空中平飞时可以锁住,实现阻力最小化。而四叶桨在空中无法完全顺桨,阻力较大。而Archer一开始也采用了两叶桨,但由于跨不过震动的门槛,因此退而求其次改用了可以降低震动幅度的多叶桨。

我们也花了半年多时间攻克这一技术难题,包括自己设计、生产了升力旋翼(螺旋桨),也自己制造了生产螺旋桨的设备。我们还做了一个地面测试风洞、一个移动风洞,才最终解决了这个问题。

《21世纪》:AT1300和AT8000的旋翼结构一样吗?

王勇:AT1300有8个升力旋翼、1个推进旋翼,推进旋翼是水平螺旋桨,在尾部推进飞机前进。

AT8000有18个升力旋翼、2个推进旋翼。在18个升力旋翼中,有4个是倾转旋翼,所以AT8000是半倾转旋翼架构。

《21世纪》:国内有企业采用了全倾转旋翼架构,半倾转会向全倾转过渡吗?

王勇:不一定,倾转旋翼和复合翼之间是效率问题。倾转旋翼的效率高于复合翼,但相差不大:假设倾转旋翼是100%效率,那么复合翼大约是95%效率。

但倾转旋翼的安全、可靠性比复合翼差。倾转旋翼的桨叶一般是变距的,需要转换结构——多了一个活动结构,就相当于多了一个故障点。

我们采用了定距桨做倾转旋翼,虽然效率低一些,但可靠性更高。这样既具备倾转优势,又避免结构过于复杂。

《21世纪》:业内还有倾转涵道架构,公司有考虑过走倾转涵道技术路线吗?

王勇:倾转涵道有两大好处:一是涵道风扇的设计可以防止旋翼与外物接触,安全性高;二是高速平飞时噪音小。

但倾转涵道有一个严重缺点:起降效率非常低,需要很大功率才能起降。以两吨的eVTOL为例,大螺旋桨需要400千瓦就能离地,倾转涵道构型则需要1600到2000千瓦——起降阶段就把电池电量消耗得差不多了。

《21世纪》:公司的eVTOL是垂直集成的吗?

王勇:是的,我们有两项垂直整合。一是产品端的垂直整合,eVTOL的设计、研发、制造都是自己做的:机体方面,我们自己设计、生产了飞机的模具、工装、复合材料、机翼、机身、起落架、航空电机、旋翼、高压盘箱、低压盘箱;系统方面,我们自己做了电源系统、航电系统、信息采集系统;软件、硬件也是我们自己开发的。

以电源系统为例,我们买来了电芯,自己组装了PACK(电池包),又开发、设计了BMS(电池管理系统)。再以航电系统为例,我们焊装、压接做出了线束,设计了电气线路互联系统(EWIS)。

整体而言,我们采购了发动机(汽油机)、飞控计算机、传感器、螺丝、螺栓,其他都是自己生产的。从价值量看,自研的比例在80%到85%之间。我们做产品端的垂直整合,是为了降低成本——eVTOL进入市场时,成本一定是核心竞争力。

二是业务端的垂直整合。我们不只做飞机的研发、制造、销售,还是一家飞机运营公司。我们的飞机既卖给物流公司等客户,也卖给自己——运营相当于我们自己解决了一部分销售问题。

我们计划针对岛屿货运场景运营自己的飞机,今年下半年将在某沿海城市成立运营公司。这可以很快进入良性循环:飞行小时越多,意味着技术迭代越快,可靠性越高,飞机越好卖。

《21世纪》:公司自研M75电机,有怎样的契机?

王勇:M75电机用于AT1300的旋翼。针对AT8000,我们新研发了一款电机。

之所以要自研电机,是因为全球范围内eVTOL的配套产业链都不健全。从国内看,我们认为没有一家企业的航空电机符合eVTOL标准。从国外看,赛峰ENGINeUS 100 航空电机近日获得了欧洲航空安全局(EASA)颁发的型号合格证(TC)。这款电机可以用于AT8000,但单台大几十万的价格的确对制造成本构型巨大压力。

一方面是成本因素。另一方面,自己设计电机可以针对飞机的需求进行设计,使飞机性能达到最优。而如果主机厂没有电机设计能力,那只能针对可以采购到的电机规格去设计飞机。

事实上,如果不追求飞机性能,汽车发动机也可用于eVTOL。但一方面是重,另一方面是安全指标达不到设计、适航取证的要求。

《21世纪》:峰飞航空完成转换飞行的机型已经取得了型号合格证(TC)和生产许可证(PC),AT1300、AT8000适航取证进展如何?

王勇:那款是纯电动力。AT1300是油电混动,AT8000都是增程式混动,涉及两套系统间的配合,适航取证难度比纯电要高。

我们计划AT1300将在2026年上半年取得型号合格证(TC),AT8000将在2027年取得型号合格证,当然,最终这个要看我们的工作进展和局方的审核进展。

事实上,我们最早是设想AT1300、AT8000用氢燃料电池的。随着新能源技术的发展,我认为氢燃料电池是最终的能源形式。但目前,还存在阻碍氢能源推广的几大因素:一是氢燃料电池电堆在技术、可靠性、重量方面还存在挑战;二是现有的液态氢储运、气态氢储运都有不小的困难。

《21世纪》:开展eVTOL运营的前提包括取得型号合格证吗?

王勇:民航允许在安全度较高的地方试验运行。2020年,民航局公布了首批13个民用无人驾驶航空试验基地(试验区),包括上海金山(海岛场景)、浙江杭州(城市场景)、江苏南京(综合应用拓展)等。在这些特殊场景,没有取得型号合格证也可以试运营(需办理特许飞行证)。

《21世纪》:AT1300、AT8000的每吨公里成本大约多少?在货运eVTOL行业处于什么样的水平?

王勇:我们在设计AT8000时,发现物流行业最大的痛点是价格。传统三段式空运的吨公里成本是6~8块钱,AT1300吨公里成本约5.2元,AT8000的吨公里成本约2.8元。

这里成本是指综合成本,包括燃油费用、折旧费用、维护和修理费用、人员费用、停机费用、保险等。而且,我们的吨公里成本是“门到门”的运营成本,不需要加上货车往返机场的两端成本。

《21世纪》:AT1300、AT8000主要运载什么货物?

王勇:对于货运飞机而言,运什么主要取决于成本。AT1300是军民两用机,可以用于边防哨所的物品投递,以及民用的高价值物品、紧急救援药品等。AT8000主要用于边远地区、海岛之间的物品投递。

作为货运飞机,黄金首饰、黄沙水泥我们都能运。比如我们之前接到过矿场的咨询,客户需要从A点往B点运矿石,但两地之间没有通路。修一条路的成本要数亿元,修好之后也有维护成本,因此他们考虑用eVTOL运输。

《21世纪》:货运eVTOL要实现“门到门”,对起降点有哪些要求?

王勇:一般来说,起降点需要一个篮球场那么大。

在屋顶上搭建一个平台,也可以垂直起降。首先要满足承重要求,其次要满足防火、安全要求,还要配备充电、安保、通讯等专用设备。

但楼顶建起降点有一定危险性:当风吹过建筑物时,会在其背面和侧面形成湍流和涡流,这些区域被称为涡流区。而涡流区的气流不稳定,可能对eVTOL的起降程序和标准做相应调整。

《21世纪》:近日,空客计划暂停其eVTOL整机项目。您如何看待这一决定?

王勇:在eVTOL领域,空客先后设计了多个构型:最早是一款两座带电动涵道的飞机E-Fan;接着是Vahana倾转机翼载人eVTOL;又设计了一款四涵道多旋翼CityAirbus NextGen;此外还有一款半复合翼构型。

空客暂停其eVTOL整机项目,一是认为未来载人eVTOL市场空间不大,暂时看不出城际、市内市场的必然性。二是电池能量密度还没达到实用所需的技术性能。

虽然现在有载人eVTOL可以飞两百多公里,但要完成适航取证,飞机需要增加很多重量。一方面,为了增加可靠性,需要设计冗余,电机、飞控等都需要冗余;另一方面,飞机还有抗坠毁要求,需要增强机体结构。综合考虑这些因素,空客预计CityAirbus NextGen的航程约为80公里。

空客暂停eVTOL整机项目,无疑是一个风向标,也启发了全球厂商对载人eVTOL的商业闭环进行更多思考。

目前,我认为城市里能够落地的载人eVTOL场景是在交通枢纽之间载人,比如在虹桥机场和浦东机场之间开设固定航线。但只要是固定航线,量就上不去,很难形成规模经济。而且安全问题、噪音问题、起降点数量的问题都是城市运营难以回避的痛点,这是城市运营eVTOL能否商业闭环的核心问题。

城际飞行方面,经济发达的地方交通普遍发达,乘eVTOL的必要性并不强烈。虽然深圳到珠海已经有eVTOL试飞,但像这样需要长距离绕道的场景太少了。山区、地广人稀的地方有乘eVTOL的必要性,但经济又不足够支撑。

《21世纪》:国外eVTOL行业已经开始洗牌,Volocopter和Lilium先后申请破产。您觉得什么样的企业能够活下来?

王勇:我认为关键在于运营场景。飞机生产出来了,拿到适航证了还远远不够,销量才是关键,而销量的多少完全取决于你的飞机能否给运营商带来利润,如果运营商长期运营都没有利润,那这是不可持续的,那这个eVTOL项目在商业上就是不成功的。

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