飞行汽车关键技术及应用研究综述

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2025.11.001

摘要/Abstract

摘要：

飞行汽车作为汽车功能的立体化拓展，在缓解交通拥堵、重塑出行生态、构建高效低碳的立体交通运输体系方面备受关注。业内普遍认为，飞行汽车与电动汽车具有超过70%的技术同源性。在回溯飞行汽车历史发展的基础上，本文深入对比了全球主流飞行汽车产品的构型及指标差异，凝炼了电动化发展的6大特点，进而结合电动汽车技术同源性与差异性分析，深入剖析动力系统、智能驾驶、轻量化、NVH等关键技术。研究认为，电动汽车的发展经验、技术积累及产业链优势已为飞行汽车提供了较好的产业基础。与电动汽车不同，飞行汽车应聚焦具有更高能量密度、更高放电倍率的动力电池，更高转矩密度、低转速大转矩的电机以及考虑低空复杂气象环境、障碍物、鸟类碰撞等影响的高安全性智能驾驶技术。

关键词: 飞行汽车, 电动化, 动力系统, 智能驾驶, 构型

Abstract:

As a three-dimensional expansion of automobile functions， flying cars have attracted much attention for alleviating traffic congestion， reshaping travel modes， and developing an efficient and low-carbon transportation system. It is generally accepted that flying cars have more than 70% technological homology with electric vehicles. Based on the analysis of the development history of flying cars， the general configuration and the performance of the typical global flying cars are compared in this paper. Six characteristics of the electrification development are proposed. Combined with the analysis of the homology and difference in electric vehicle technology， key technologies such as the propulsion system， autonomous driving， lightweight， and NVH are analyzed. The paper concludes that the development experience， technology， and supply chain advantages of electric vehicles have provided a good industrial foundation for flying cars. Different from electric vehicles， flying cars should focus on the power battery with higher energy density and higher discharge rate， the motor with higher torque density， low speed， and high torque， and high safety autonomous driving technologies that consider the impact of low-altitude complex meteorological environment， obstacles， and bird collision.

Key words: flying car, electrification, propulsion system, autonomous driving, general configuration

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参考文献 207

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	JIANG M L. Research on styling design of ducted flying car considering aerodynamic noise［D］. Changchun：Jilin University， 2023.

型号	系统构型	续航里程或时间	最高飞行速度/（km·h^-1）	最大起飞质量/kg	是/否电动
Model A	多旋翼	177 km	320		是
Volocopter Volocity	多旋翼	20 km	90	1 000	是
PAL-V Liberty	多旋翼	500 km	180	910	否
亿航智能EH216-S	多旋翼	35 km	130	650	是
小鹏汇天旅航者X2	多旋翼	25 min	360	840	是
小鹏汇天陆地航母	分体式多旋翼	35 min	130	560	是
高域 AirCar	分体式多旋翼	30 km	200	550	是
北理工UAM650	分体式多旋翼	25 km	100	650	是

项目	汽车发动机	航空发动机
技术重点	小型化与效率平衡；电气化融合；智能化控制	高空高压环境适应性；大推力与低油耗；可靠性
能量目标	功率密度与经济性平衡	高功率保持性
环境目标	工作海拔低、气压变化小、温度变化幅度较小	工作海拔高、须克服气压变化、极端温度
性能指标	转矩响应、燃油经济、排放合规、低成本导向	推重比、燃油效率、维修间隔、安全优先、冗余度高
设计寿命	15~20年，技术迭代快	20~30年，技术验证周期长
燃料类型	汽油/柴油	航空煤油
排放目标	国六标准	CCAR-34等
主要冷却方式	油冷/水冷	水冷/风冷
功率需求	较小	较高
可靠性	中等	很高

指标	车用动力电池现状	飞行汽车用动力电池需求
质量能量密度/（W·h·kg^-1）	250~300	≥400
体积能量密度/（W·h·L^-1）	600~800	900~1 000
质量功率密度/（W·kg^-1）	2 000~2 500	3 000~4 000
体积功率密度/（W·L^-1）	5 000~5 500	7 000~8 000
系统成组率	70%以下	80%以上
持续放电倍率	约1C	3~5C
峰值放电倍率	3C@10 s	7C~8C@60 s
循环寿命/（次·年^-1）	1 500~3 000	1 500
充电倍率	1C~2C	2C~3C
快充时间（80%SOC时间）/min	10～20	≤10
成本/（元·（W·h）^-1）	0.5~0.6	1
失效故障	5 min不起火	故障模式下持续工作直至安全降落
冗余设计	无	50%以上
安全等级	高（GB 38031）	严苛（DO-311A），满足23部H章要求
集成	一体式	分布式
冷却方式	液冷	多采用风冷或混合冷却
电池管理系统	功能繁多且复杂	功能简单可靠，满足DO-254/178C标准
电芯形态	方形铝壳偏多	圆柱、软包等
抗冲击振动要求	最大3g	最大18g

企业	研发进展
宁德时代	已公布500 W·h/kg凝聚态电池产品。
中创新航	2026年拟推出350 W·h/kg、10C+放电飞行专用固液混合电池产品。
欣旺达	拟推出半固态电池“航空电池-Gen1”（能量密度320 W·h/kg）与“航空电池-Gen2”（能量密度380 W·h/kg），其中，“航空电池-Gen1”已完成开发，“航空电池-Gen2”已开始中试试验。
亿纬锂能	2024年6月，推出320 W·h/kg、10C放电、循环寿命超7 000次的锂电池产品。
卫蓝新能源	已供应320 W·h/kg的低空经济动力电芯。
孚能科技	为Joby批量供应285 W·h/kg的软包电池。
正力新能	推出超320 W·h/kg、12C+的航空电池产品。
欣界能源	具有量产450 W·h/kg固态电池的能力，并已于EH-216实现验证。

型号	飞行汽车			电动汽车
型号	Joby S4	Archer Aviation	Lilium Jet	特斯拉 Model Y	BYD DM-i	BWM i5	蔚来 ET7
电机类型	永磁同步电机	永磁同步电机	永磁同步电机	永磁同步电机	永磁同步电机	永磁同步电机	永磁同步电机
峰值功率/kW	236	125	100	220	160	210	180
峰值转矩/（N·m）	1 800			440	325	410	350
最高转速/（r·min^-1）	800	12 000		19 000	16 000	15 000	16 000
质量/kg	36	25	4	50	136（电机+电控）		56.5
功率密度/（kW·kg^-1）	6.6	5	25	4.4	1.2（电机+电控）		3.2
转矩密度/（N·m·kg^-1）	49			8.8	2.4（电机+电控）		6.2
绕组	圆线	圆线		扁线	扁线	扁线	扁线
冷却方式	风冷	油冷	风冷	油冷	油冷	水冷	水冷