动作航空业“第三时间”的苛重记号，或许明显进步能源行使效能、低落噪声和省略排放，正在航空业绿色转型上远高于常例航空带头机技艺前进带来的收益。

　　航空动力编造的电气化生远程径，遵照电能是否供应所有推力可分为全电推动和搀杂电推动两种大局。商量到如今全电推动中动力电池的能量密度已成为限造电推动技艺生长使用的最大瓶颈，用“发电装备+电动机”的搀杂电推动形式庖代全电推动形式将是当下航空电气化生长最为可行的计划之一。

　　遵照飞机推力的开头及垂起形式等可将电推动飞机分类为全电笔直起降飞机（eVTOL）、全电古板起降飞机和搀杂电推动飞机等，下表揭示了三类电推动飞机2020年至2030年正在航程、座级和功率上的生长趋向：

　　连合上表及闭系考虑，全电推动中动力电池的能量密度已成为限造电推动技艺生长使用的最大瓶颈。如今电池单体电芯的能量密度最高程度正在300Wh/kg旁边，难以知足eVTOL特殊的职司剖面以及苛刻的运转处境的请求。虽然有剖判以为，到2030年能量密度抢先500Wh/kg的锂电池希望告终大界限工业使用，但也远低于燃料的能量密度（约12000Wh/kg）。

　　搀杂电推动编造通过将古板燃油带头机与电动机相连合，充足阐述两者的上风，从而有用管理纯电飞翔器的续航、充电和载荷等题目。正在续航方面，燃油带头机可能正在飞翔进程中络续发电，为电动机供应电力增补，大大延迟了飞翔器的续航里程。

　　如今，遵照电能正在搀杂动力中的利用形式分别，搀杂电推动编造可大致分为串联式搀杂电推动编造和并联式搀杂电推动编造，两种联接形式的要紧区别是带头机是否与推动编造联接：

　　● 基础道理：串联式搀杂动力推动技艺架构如下图所示，图中C，G，T诀别代表燃气涡轮带头机的压气机、燃烧室以及涡轮三大部件。利用燃气涡轮带头机带头发电机发作电能，通过电缆维系电动机，电动机与涵道电扇或旋翼或螺旋桨刻板维系发作推力，电池动作辅帮能源正在功率需求较大的飞翔阶段为推动供应出格能量开头，正在巡航或降低等功率需求较幼的飞翔阶段，燃气涡轮带头机可能永远职责正在高效能区，片面功率用于驱动涵道电扇或旋翼或螺旋桨，多余功率用于为电池充电。串联式搀杂动力平常采用分散式推动，一台燃气涡轮带头机带头多个螺旋桨或幼型电动电扇。通过能量管束编造告终能量分拨和高效行使。

　　图：串联式涡轮-电动搀杂动力推动编造示图谋；开头：《航空燃气涡轮-电搀杂动力编造闭节技艺剖判》

　　● 特征：正在串联式搀杂电推动编造中燃气涡轮带头机只有劲带头发电机发作电能，全体推力均开头于电动机驱动的螺旋桨或电扇，因为或许告终较大的等效涵道比，是以油耗职能万分优异。但电驱推动的排气速率较低，导致动力编造高度速率个性较差。

　　● 使用偏向：串联式搀杂电推动编造大凡使用于笔直起降、通用航空、低速无人机以及支线客机等对飞翔速率请求不高的飞翔器。

　　下图诀别为美国实践编造宇航公司ESAero的“ECO-150支线客机观点图”和NASA的“X-57 Maxwell飞机观点图”，两种计划均选取串联式搀杂电推动技艺，方向是低落巡航耗油率和Nox的排放。

　　● 基础道理：并联式搀杂电推动编造基础组成如下图所示。正在古板双转子涡扇带头机的底子上，通过正在凹凸压轴上耦合打算内置式起动发电机，告终高功率电能的发作与行使。基于电机与发电机的可逆向职责道理，正在带头机起动阶段，起动发电机正在带头机稳固职责前动作电起动机职责，带头带头机转子到肯定转速后喷油燃烧，使带头机进入稳固职责形态；正在带头机稳固职责阶段，电动机转换为发电机，提取凹凸压轴功率向飞机用电开发供电。表置储能编造或许依照分别飞翔阶段的功率需求举行能量增补或存储，正在分别飞翔阶段，通过燃油与电能的归纳调配，告终能量的高效行使，从而低落油耗，晋升航程或留空光阴。

　　图：并联式涡轮-电动搀杂动力推动编造示图谋；开头：《航空燃气涡轮-电搀杂动力编造闭节技艺剖判》

　　● 特征：并联式搀杂电推动编造通过正在燃气涡轮带头机的轴上并联电机，或许调度带头机正在分别飞翔工况下的功率，正在高功率需求阶段电机动作帮力，短光阴晋升带头机推力职能，正在功率需求较低阶段电机转换为发电机举行功率提取。因为构型与涡扇带头机基础一概，是以并联式搀杂电推动编造具备较好的高度和速率推力个性，同时油耗率比古板带头机有所低落。

　　● 使用偏向：并联式搀杂电推动编造适宜使用于中高速无人机、公事机以及干线客机等对飞翔速率有肯定请求的飞翔器。

　　航空燃气涡轮-电搀杂动力编造是正在古板燃气涡轮带头机底子上，以大功率的电能发作与行使为昭彰特性的全新架构航空动力编造。与古板燃气涡轮带头机比拟，其要紧职能和使用上风蕴涵以下几点：

　　搀杂动力推动编造中存正在燃油、电能两种分另表能量大局，电池动作电能存储装备，正在飞翔进程中可能起到“能量缓存”的功用，正在腾飞、爬升等功率需求较高的阶段，电池可能动作辅帮能量开头合伙输出功率，从而知足较大的推动功率需求；正在巡航阶段，燃气涡轮带头机可能职责正在最优效能点，多余的功率可能存储进入电池。不才降阶段，推动功率需求进一步低落，一方面可能采用电池存储燃机多余功率，另一方面也可能闭上燃气涡轮带头机，直接采用电池供应较幼的推动功率。通过飞翔职司剖面的归纳能量优化管束，可低落职司轮回的归纳燃油花消量。

　　图：搀杂动力编造全剖面能量优化行使示图谋，开头：《航空燃气涡轮-电搀杂动力编造闭节技艺剖判》

　　晋升古板燃气涡轮带头机的热效能与单元推力，独一形式是大幅进步带头机热力轮回参数（高涡轮前温度、高总压比等），高温、高负荷对带头机的部件打算以及机闭资料强度等提出了极高的请求，限造了燃气涡轮带头机职能的进一步晋升。搀杂动力编造或许平衡飞翔器正在腾飞、爬升以及巡航段所需的功率，优化燃气涡轮带头机的打算参数，储能编造可正在带头机功率缺乏时供应增补能源或正在功率过剩时吸纳多余功率，一方面可能让燃气涡轮主题术永远处于高效职责点，另一方面也减幼了燃气涡轮主题术高功率职责限度，使得无需采用较高的热力轮回参数打算便可知足飞翔器的推力和油耗需求，从而低落了带头机打算难度、修设本钱及后期爱护本钱。

　　下图为古板带头机（左）和搀杂动力带头机（右）职责区域均匀效能比拟：古板带头机为15%~20%，搀杂动力带头机为30%~36%。

　　图：古板带头机（左）和搀杂动力带头机（右）职责区域对照，开头：公家号《向哥道无人机与低空财产》

　　因为电机拥有相对标准近似无闭的个性，即一个大功率电机编造理会为多个幼功率电机编造后，全部编造的功率密度和效能基础褂讪。是以，可能以分散式幼功率电动机驱动幼直径螺旋桨、电扇或旋翼的形式，庖代大直径螺旋桨、电扇或旋翼。这将有用进步等效涵道比，进步带头机热效能，有用推广航程、低落噪声。其余，幼尺寸螺旋桨、电扇或旋翼，更易与机体调和，可大幅度革新飞翔器集体气动效能。分散式机闭还可正在发电子编造、电推动子编造、储能装备之间省去刻板传输机闭，为飞翔器机闭构造带来极大容易。

　　目前，国表里要紧正在研eVTOL以纯电动力为主。因为逐渐发觉现有电池技艺带来的限度性，片面修设商已体贴并研发搀杂动力eVTOL，以下罗各国表里的极少模范混动飞翔器案例：

　　纯电eVTOL头部企业JOBY通过收购一家氢能航空公司，也已举行提前构造。2024年7月11日，美国电动航空上市公司Joby发布氢电版的S4eVTOL验证机正在6月底的测试中一次性飞翔了523英里（约841公里）。据先容，该验证机集成了液态氢燃料箱和燃料电池编造，搭载了40公斤液氢，下降时还糟粕10%。

　　2023年11月已毕ChaparralC1机型的首飞，这款全自立的搀杂动力eVTOL货运飞机，采用自研的搀杂电推动编造，航程可达300英里（约483公里），有用负载300磅（136公斤）。该公司先后拿到蕴涵“麻利至上”项目正在内的多个军方合同，累计融资近1亿美元，投资方蕴涵洛克希德马丁等。

　　Electra.aero公司由约翰·兰福德(JohnLangford)创立，他是美国极光公司（Aurora）创始人和前CEO、美国航空航天协会（AIAA）现任主席。极光公司2017年被波音公司收购后，兰福德于2020岁首分开极光公司创立了Electra公司，与多名麻省理工的航空航天系老师配合研造了该机的基础打算。

　　Electra打算为11座超短距起降的涡轮搀杂电动飞机，可搭载9名旅客，2名飞翔员，打算航程500英里（约805公里），巡航速率200英里/幼时（约322公里/幼时），将拥有短至150英尺（约46米）的地面滑跑隔断，使其或许正在长度约为300英尺（约91米）的短着陆跑道上运转。

　　至2023年终，Electra Aero一经从25个客户得回了抢先1100架订单，蕴涵直升机包机任事公司Bristow等，2022年1月，洛克希德马丁危急投资投资了该公司。

　　美国NASA提出了2050年前的航空搀杂电推动编造总体谋划，先后扶帮并展开了多个考虑方案来扶帮闭系企业和机构展开搀杂电推动技艺寻求，估计2035年安置搀杂动力推动编造的飞翔器将进入商场。

　　NASA为知足2035年耗油率低落70%，氮氧化物排放低落80%，噪声比国际民用航空结构（International Civil Aviation Organization，ICAO）第三阶段圭表低落81dB的前景方向，展开了巨额搀杂分散式考虑职责，并得到了苛重转机。关于异日宽体客机，NASA寻求了全复合资料、层流、翼身调和体的N3-X飞机观点，如下图所示，其最越过的特征是采用了燃气涡轮-电搀杂分散式推动编造。该编造属于串联式搀杂电推动编造，将发作推动力的装备与产活跃力的装备分裂，由两台安置正在翼腹的涡轴带头机驱动超导发电机发作电能，并驱动15台嵌入机身的超导电动推动器发作推力。

　　中国航发集团、应流股份、宗申动力、鸿鹏航空等正在60-120kW级方面已毕了混动编造闭测试/试飞，正在200-1000kW级方面展开了计划打算、样机试造与台架测试职责。清华大学、北京理工大学等科研院所也举行了多年的考虑寻求，并得到了丰富成绩，以下为片面案例揭示：

　　中国航发湖南动力刻板考虑所（简称“608所”）连合江山科技有限公司，基于阿若拉SA60L轻型运动飞机，展开80kW级串联搀杂电推动编造技艺考虑与验证。该编造通过80kW级燃气涡轮发电编造发作电能，与3.5kWh的动力电池串联，驱动电机带头螺旋桨发作推力。该编造于2022年3月已毕飞翔演示验证：

　　由清华团队树立的追梦空天科技公司已已毕70千瓦级串联式搀杂动力活塞带头机的试造验证。该型带头机的功重比到达0.7kW/kg，耗油率为0.35kg/kWh，已已毕最大腾飞重量为640kg的笔直起降无人机的试飞验证职责。个中，无人机的最大飞翔速率为320公里/幼时，巡航速率为240公里/幼时，航程可达800至1,000公里。用以驱动最大腾飞重量达数吨级的电动飞翔器的400千瓦级以至兆瓦级串联式搀杂动力涡轮带头机，也正正在研发当中。

　　值得一提的是，除了油电混动计划表，追梦空天团队还正在主动寻求液氢搀杂动力电推动计划，并于2025年1月9日已毕国内首型吨级混动倾转eVTOL搭载液氢的飞翔验证，由此也验证了搀杂电推动计划中关于分别燃料的适配友谊性。

　　翊飞航空科技公司的创始团队具备美国赛斯纳、北航无人机、丰鸟无人机等国表里出名航空企业北京，公司针对支线/下重航空物流商场需求研发的ES1000电动短距起降无人运输机已进入修设闭键。该机最大商载1500公斤，圭表航程1200公里，方案采用600~800kW级涡轮搀杂动力与分散式电推动计划，拥有优异的短距起降才能，起降滑跑隔断约100米，并可正在非铺装道面跑道起降。

　　搀杂电推动技艺动作航空业的更始技艺，虽然具备前述上风，同时也已具备工程化体味，但仍面对如下挑拨，亟待冲破：

　　● 机闭杂乱：搀杂电推动编造调和了古板燃油带头机、发电机、电池、电动机等多个子编造，各部件之间的维系和协同职责机造杂乱，导致编造的集体打算、安置和调试难度大幅推广；

　　● 集成挑拨：分别部件来自分别技艺范围，其物理个性、职责参数和担任逻辑不同大，要告终高效集成，使各部件正在分别飞翔工况下都能协同职责，到达最优职能，面对诸多技艺困难。如航空带头机与质子调换膜燃料电池耦适时，因燃料电池职责温区窄，而航空带头机进气参数蜕变大，两者协同配合工为难度大。

　　▶ 研发偏向及冲破点：采用模子预测担任、多方向优化等进步担任政策，告终各子编造的协同优化担任；操纵多物理场耦合仿真技艺，正在打算阶段对编造举行周全的职能评估和优化。

　　● 转换耗损：正在搀杂电推动编造中，能量需正在多种大局间转换，如燃油化学能先转化为刻板能，再转化为电能，结果又转化为刻板能驱动螺旋桨，每次转换城市有能量耗损，低落了编造集体效能

　　● 传输损耗：电能正在传输进程中，因为电线电阻、电磁作梗等成分，也会发作能量损耗。迥殊是正在分散式电推动编造中，电机分散正在机翼或机身到处，电能传输隔断长，传输损耗更显然。

　　▶ 研发偏向及冲破点：寻求新型资料和修设工艺，低落能量转换装备的内阻和损耗；采用分散式能源管束编造，依照飞翔工况及时优化能量分拨，省略传输隔断和耗损。

　　● 重量题目：为了知足飞机的航程和职能请求，搀杂电推动编造需求装备较大容量的电池和其他闭系开发，这会使飞机的重量明显推广。而飞机重量推广会导致油耗上升、飞翔职能降低，推广运营本钱。

　　● 空间占用：搀杂电推动编造的各个部件体积较大，需求正在飞机有限的空间内合理构造，这对飞机的机闭打算和内部空间行使提出了更高请求。如电池组平常体积较大，若何正在不影响飞机气动职能和客舱空间的条件下，合理部署电池组是一个挑拨。

　　▶ 研发偏向及冲破点：研发高能量密度的电池、轻量化的电机和发电机等部件；优化编造构造，采用紧凑化打算，进步空间行使率。

　　● 认证难度大：搀杂电推动技艺道途不同大，目前缺乏针对性的适航条目和圭表典型，使得适航认证难度较高。

　　● 圭表造订滞后：航空业技艺生长迟缓，搀杂电推动编造无间更始，但闭系圭表典型的造订相对滞后，无法实时跟上技艺生长步骤，给新技艺的使用和扩充带来阻挡。

　　▶ 冲破点：主动插足适航圭表的造订和修订职责，促使修筑同一的适航认证编造；展开适航验证技艺考虑，蕴蓄积聚数据和体味，为编造的认证供应技艺扶帮。

　　依照以上剖判，参考新能源车财产纯电和混动长远并存的态势，咱们以为，正在动力电池职能到达理思形态之前，搀杂电推动编造将成为飞翔器告终长续航里程的优选计划，异日混动和纯电道途也将长远并存。

　　战略方面，2024年03月27日，工信部等四部分连合宣布的《通用航空配备更始使用实行计划（2024-2030年）》，记号着通航范围的顶层打算出台。个中涉及动力计划的表述蕴涵：1）显然以电动化为主攻偏向，分身搀杂动力、氢动力、可络续燃料动力等技艺道途）设置“干-支-末”无人机配送搜集；推动大中型固定翼飞机；扶帮加疾支线物流、结尾配送无人机研造坐蓐并进入运营。3）络续促使100-200马力活塞带头机批量交付，告终商场界限使用。4）展开400kW以下搀杂推动编造研造。

　　表：《通用航空配备更始使用实行计划（2024-2030 年）》 摘要；开头：中国当局网、招商证券

　　同时基于闭系行业考虑、商场调研、企业走访等职责，就搀杂电推动财产链闭系的飞翔器整机和财产链上游诀别提出如下投资思绪：

　　● 苛选下游使用偏向：应选拔具备显然商场需求、贸易化旅途明确、具备较高的技艺壁垒的偏向，总体法则蕴涵“先载货后载人、先隔绝后调和、军民两用”等；

　　● 夸大团队后台和技艺储藏：航空财产对技艺和试验的请求较高，拟投标的公司应具备技艺、工艺、供应链、商场、公司解决等复合型才能；正在技艺方面，商量到搀杂电推动编造的分表性，应要点体贴创始团队正在：搀杂动力编造总体职能打算与剖判修模、飞发一体化打算与剖判和能量归纳管束担任技艺方面的技艺储藏及实操体味。

　　● 货运无人机：商场需求显然，技艺成熟度较高，贸易化旅途明确，更加体贴具备军民两用个性的产物。

　　(1) 搀杂动力编造总体职能优化打算技艺：全新动力构型闭系的修模与剖判技艺、飞发一体化打算技艺、分散式担任架构打算技艺；

　　(2) 航空用高功率燃气涡轮发电技艺：主题难点正在于高温资料、热效能极限、动态担任与轻量化打算；

　　(3) 高功率密度电机编造：是搀杂分散式推动编造的闭节部件，其能量转化效能、功重比等职能直接影响搀杂动力编造的职能收益；

　　(4) 高功率电驱及电控编造：要点管理大功率电能的发作、传输、调配以及行使等一系列闭节题目；

　　(5) 热管束编造及热接纳编造：新一代飞翔器正在引入巨额电气化开发后，电器元件的散热与热防护成为新的题目。

　　● 开掘具备平台化才能的通用技艺及工艺：基于上述闭节技艺，开掘具备上述闭节技艺的平台化扩展才能和通用技艺，同时下游使用通常的企业。

　　● 高功率密度发电编造：动作供应电能的编造，发电编造对搀杂电推动编造极度苛重，要点体贴兆瓦级的古板涡轮发电机及半超导、全超导发电机技艺，主题参数蕴涵功率密度及能源转换效能等；

　　● 高功率密度电机：电机是搀杂电推动编造的主题动力部件，具备高功率密度、高效能、轻量化打算，同时顺应航空范围的高转速和高牢靠性请求的高功率密度电机商场需求显然，个中：永磁电机、超导电机等技艺偏向拥有高滋长性；

　　● 轻量化资料及工艺：轻量化资料（如碳纤维复合资料、钛合金）可明显低落飞翔珍视量，是晋升飞翔器职能的闭节，技艺附加值高，要点体贴具备碳纤维复材、钛合金等全财产链构造才能，具备平台化通用技艺及工艺的闭系标的。

　　正在环球交通革新与科技更始的海潮中，搀杂电推动编造为新一代飞翔器的发张开荒了极新的道途。它不但有用管理了纯电飞翔器面对的续航、载荷和充电等闭节痛点，更以其特殊的技艺上风，为飞翔器正在物流配送、都市空中交通、应急周济及军用等范围的通常使用供应了大概。从投资视角来看，无论是整机修设商、主题子编造研发企业，依旧主题零部件供应商，都蕴藏着远大的投资潜力，希望熟行业的急速生长中劳绩丰盛的回报。