难点:在于同时搭载陆地及飞行两套动力系统,在飞行及陆地行使层面会增加额外的自重,如何突破续航能力是不小的挑战。
四、关键技术难点
1.电池能量密度
在当前锂离子电池化学体系下很难实现超过400Wh/kg的能量密度。而实现超过400乃至达到600Wh/kg的高能量密度就需要下一代电池技术的发展。潜在的技术包括:固态电池,金属-空气电池等等。
当前锂电池能量密度举例参考:比亚迪三元锂电池能量密度为219Wh/kg,宁德时代麒麟电池目前能量密度255Wh/kg;2022年10月NASA宣布研制出了500Wh/kg的固态电池(硫硒电池),可应用于电动飞机。
对于电池能量密度对于续航能力的影响,根据清华大学郝瀚副教授团队测算:
当电池能量密度为200Wh/kg时,飞行汽车续航100km所需电池容量为70kWh,续航200km所需电池容量为537kWh(按照每度电5kg的重量,续航200km需要2.5吨电池,因此不现实)。
当电池能量密度提升至400Wh/kg时,100km续航所需电池容量为44kWh,200km续航所需电池容量下降到94kWh(下降了80%以上)。
电池能量密度如果提升至400Wh/kg,续航甚至可达到300km;能量密度如果提升至600Wh/kg,续航可达到400km。
2.氢燃料电池方案的可行性
相对锂电方案,虽然氢燃料电池存在能量密度高、电池寿命长等优势,但在动态响应性及功率密度上存在一定不足(航空通常要求1500W/kg的功率密度,而氢燃料电池系统仅仅只能达到600W/kg),因此长期来看,我们认为氢燃料搭配一部分锂电池储能是更优方案,锂电池可用于启动和提供快速变化的功率输出,氢燃料电池可用于续航中的能量输出。
3.飞控/自动驾驶算法
eVTOL的飞行控制相关技术包含多个方面,包含动力学模型建立、(正常和降级)控制律设计、电传飞控系统设计、软硬件设计等。
飞控算法主要设计到不同机型的姿态控制,难度上多旋翼 复合翼 倾旋翼。
自动驾驶算法目前国内有小鹏汇天在研究。
4.机身材料技术
常见的有碳纤维复合材料(例如小鹏汇天、商用大飞机等),主要考量点为密度低、强度高。
碳纤维复合材料结构的密度通常在1.6g/cm3以下,而航空常用的金属中,铝合金密度为2.7g/cm3。
5.整机空气动力学性能