打造飞行汽车强劲“引擎”——中国航发控制系统研究所推进eVTOL电机技术研发

 科技日报记者 孙瑜

5月18日，位于无锡的中国航发控制系统研究所实验室内，一个黑色长匣子状的电机正在高速运转。随着转速不断提高，传感器显示电机内部的温度也在逐渐上升，而电机仍在试验台上稳定运行。

这是中国航发控制系统研究所自主研制的J250ST001新型百千瓦级一体化推进电机，可适配2至3吨级纯电eVTOL（电动垂直起降航空器）主流机型。中国航发控制系统研究所电动力事业部总经理柏文峰告诉科技日报记者，“该型产品去年配装国内一款3吨级倾转旋翼eVTOL，成功完成原型机系留试飞。”

作为新质生产力的代表，低空经济已经成为培育发展新动能的重要方向。eVTOL俗称“飞行汽车”，是低空经济发展的主力场景。同新能源汽车类似，eVTOL规模化推广应用离不开“三电”，即电机、电池和电控。其中，电机主要为电动发动机，相当于传统燃油飞机的发动机，为航空器提供推力。其功率密度直接影响着航空器的有效载荷能力，约占航空器成本的20%。　

相较于新能源汽车，航空器对电机的安全性、可靠性要求更为严苛。柏文峰介绍，航空器电机功率密度为新能源汽车电机的2倍，需在缩小自重的同时不断扩大输出功率，以此增加飞行的里程。此外，电机还需具备耐振动、耐冲击、耐高低温等多种极端环境适应性，提高集成化和电磁兼容水平等。“这些挑战增加了eVTOL电机市场的技术壁垒。”柏文峰说。

“预计2030年，eVTOL国内市场将达500亿，对电机电控的需求旺盛。”中国航发控制系统研究所电动力事业部运营总监陈斐介绍，全球进入eVTOL领域较早的无人机制造企业均开始进行针对性的电机设计研发，国内部分电机电控厂商也正在加紧产品布局。

自上世纪70年代成立以来，中国航发控制系统研究所一直专注于航空发动机领域电机电控研究。近年来，该所面向低空经济组建电动力事业部，以市场化机制加速技术转化，自主研制的多型eVTOL电机产品取得关键技术突破，并具备一定量产规模。

“正在实验室做试验的J250ST001新型百千瓦级一体化推进电机，总重量不足30千克，峰值功率达125千瓦，峰值运行时长达2分钟，各项技术指标居国内领先水平，部分指标甚至优于国际同类产品。”中国航发控制系统研究所电动力事业部技术总监黄礼浩介绍，该型产品的最大特点就是把电机、电控、冷却系统集成一体，正是这种巧妙的集成化设计，让产品在同等功率等级下，体积更小、重量更轻、能耗更低。

在电机研发生产过程中，中国航发控制系统研究所还采用了数字仿真、智能制造生产线等多种智能化手段。“例如，电机设计应用仿真工具辅助研发，其中静力与疲劳仿真多达46个工况。”黄礼浩说。

目前，该型产品已取得电机电控相关专利20余项，在2024年珠海航展亮相后，在多款eVTOL上装机试运行。　

培育低空经济产业，加快场景应用是一场“长跑”。陈斐提到，在航空器电机方面，目前只有一家国外电机企业的产品取得了欧洲航空安全局颁发的型号合格证，而国内尚无电机产品获得适航取证。陈斐表示，“下一步，我们将聚焦中大功率电机产品研发，加快推进电机适航符合性验证工作，让低空经济更快‘飞’入寻常百姓家。”