全球首例！吨级风冷液氢动力eVTOL试飞成功

（文/观察者网 张志峰 编辑/周远方）

1月9日下午，中国首型1吨级别混动倾转翼eVTOL（电动垂直起降无人机）搭载液态氢能燃料电池的飞行验证顺利完成。

此次飞行验证是全球第一架吨级氢能混动倾转翼eVTOL试飞，也是大型风冷燃料电池系统在大型飞机上的第一次实证案例，同时还是中国第一架以液态氢气作为能源的大型eVTOL应用，一举填补多项国内空白，为未来中国低空经济蓄势腾飞注入动力。

观察者网独家消息，此次试飞的倾转翼eVTOL起飞总重达到680公斤，载重能力为120-160公斤。其搭载液氢燃料储存系统，并匹配大功率、长寿命的大型风冷燃料电池系统，经过优化设计，在保障安全性的同时，满足了飞行器单次飞行所需能量，为持续飞行提供坚实后盾。

这意味着，未来eVTOL可以拥有强大的承载能力，足以应对诸如大规模物资紧急投送、大型救援设备运输等复杂任务。

工作人员正在调试机身

电动飞机800公里首飞，让Joby和丰田抢了

2024年6月，全球低空经济龙头，美国Joby公司首次完成2.5吨级水冷液氢动力倾转翼eVTOL S4首飞。

该次飞行配备了40公斤液氢作为燃料，围绕其位于加利福尼亚州马里纳的工厂进行，飞行时间长达4小时47分钟，飞行距离达到523英里（约841公里），着陆时依然剩余10%的氢燃料负载，展示了多于纯电动力最大续航三倍的飞行能力，一举解决困扰全球低空经济领域的里程焦虑问题。

一直以来，新能源技术在大载重、大功率航空应用领域在全球范围内均面临严峻挑战，国内外eVTOL若纯电动力，最大实测续航约250公里。这是不留余地、直到电池耗尽的指标。实际运行中，考虑到安全等因素，可用航程只有一半左右。在上海虹桥-苏州工业园，深圳-珠海等典型应用场景下，飞行约2-3个航次就需要充电。

2023年底，低空经济被列入国家战略性新兴产业，因其产业链长，可以很大程度复用新能源车产业链而被各方看好。

然而，此前困扰新能源车产业的三大问题：安全性问题、能量密度问题、重量问题，在汽车行业已经一定程度上解决，但在天空场景又复现出来，在超高密度固态电池未能获得突破性进展之前，很难得到彻底解决。

因此，液氢燃料电池成为各国普遍认可的可行性方案之一。

成立于2009年的美国Joby公司，由英特尔、丰田、捷蓝航空等领投，凭借雄厚的资本和技术实力，率先吃了这只螃蟹。

但短短不到半年，来自中国的年轻团队就赶了上来。

更小、更轻、更难

根据公开资料JobyS4机型最大起飞重量4800磅，约2.18吨，氢电版的S4 eVTOL验证机机身重量没有公布，但业内大都猜测，氢电版验证机要更重一些，可能不超过2.5吨。

Joby公司液氢动力eVTOL首飞

实际上，航空动力的难度不在做大，而在做小、做轻。

Joby使用的是传统的水冷氢燃料电池系统，由于增加了占用大量体积与载重的水冷组件（每100千瓦的系统，约增加重量100公斤），一方面造成机体内无处安放，只能把氢燃料电池系统和水冷散热组件吊挂在机头，破坏了机体结构；另一方面额外增加了200公斤载重，几乎占用了该载人版eVTOL核载450公斤（4-5人）的一半，使其商业实用性大打折扣。

而此次中国团队成功验证飞行的大型风冷燃料电池系统，则具有体积小，结构紧凑，重量轻等多重优势，可以在不牺牲飞机载荷和机体结构的前提下，实现飞机航程的大幅度提升，使飞机在经济性上有更多选择。相关技术在国际属于先进地位。

特别对于中国当前低空经济行业现状而言，1吨级别左右的eVTOL轻便，灵活，技术难度和成本都相对较低，亿航，小鹏汇天，沃飞等都集中在这个重量段，但锂电池纯电系统带来的续航焦虑始终是个难以逾越的鸿沟；油电混动中，插混动力系统输出功率切换不灵敏，导致eVTOL空中飞行的灵活性大大降低，增程式则需要更大的锂电池、电逆变器等构成一整套复杂动力方案，用在动辄数吨重的汽车上没问题，但对于要求轻量化的eVTOL显然不合适，同时还存在噪音太大等问题，很难适用于城市上空。

因此综合来看，此次大型风冷液氢燃料电池系统在吨级eVTOL上的应用，对于我国整个低空经济领域发展都具有强大的现实和产业意义。

此外，在安全性方面，Joby公司试验机“将液氢燃料至于机身内部、动力与散热系统悬挂于机身外部”，中国团队解决了将整个动力与散热系统置于机舱内部的安装调试难题，同时考虑到**-253℃液态氢安全性**问题，将燃料瓶置于机身外部。

置于机身内部的风冷系统和动力系统

悬挂于机身底部的液氢瓶口（试飞结束后）

更加值得一提的是，中国此次吨级风冷液氢混动倾转eVTOL的飞行任务，仅由北京嘉清、追梦空天、同尘和光三家分别来自北京、苏州和宝鸡的年轻团队分工协作、共同调试、联合完成。

从资本实力、资源配置和人员数量等方面，与Joby公司这尊庞然大物比起来，完全不具备可比性。

联合团队试飞完成后的部分成员

其中，北京嘉清（新能源科技有限公司）为此次大型风冷液氢燃料电池动力系统的供应方。该公司成立于2019年7月19日，由清华大学教授、国际氢能协会副主席毛宗强教授及其学生方谋博士共同创立，专注于氢燃料电池金属双极板水冷电堆的研发和生产。其产品线涵盖单堆额定功率从2千瓦到140千瓦的多种电堆，以适应不同的应用场景。此前，北京嘉清还基于140千瓦电堆开发了额定功率110千瓦的氢燃料电池发动机，并与三一重工合作，将该发动机应用于31吨自卸车，该车型已完成工信部348批公告，并正在展开规模化的产业化应用。截至目前，北京嘉清是行业内唯一一家能够供应大功率、长寿命的风冷燃料电池电堆和系统的企业。

追梦空天（科技（苏州）有限公司）则是此次试飞机型第一代DF600的供应方。企业核心团队同样来自清华大学团队，成立于2018年成立，首款续航1000公里的吨级油电混动倾转翼eVTOL产品DF600“惊鸿”已于不久前完成试飞，进度居于国内首位、全球第二仅次于美国JOBY公司。预计2025年江开始批量交付先锋用户，高等级客运产品DF3000“游龙”将于2025年底下线，2027年开始批产。

同尘和光（陕西同尘和光低温科技有限公司）则主要为此次验证飞行提供液氢的制造和安全运输任务。该企业由西安交通大学、陕西科技大学等高校团队成立于2023年7月17日，目前已熟练掌握氢液化技术，可以自行设计研发中小型液氢罐、液氢加注系统及液氢燃料供应系统等，主要业务聚焦于氢液化、致密化、高效储存、输送及氢安全的技术研发，致力于解决液氢储运及应用技术开发。

工作人员连夜调试机身

“三个年轻的团队在各自领域，放眼全球都属于佼佼者。很难想象如此高精尖的工程，仅靠各自几十上百人的团队就能完成。在十年前，可能只有极少数国家级大型研究团队才敢想敢做的。”

北京嘉清董事长兼CEO方谋感慨，这一切都得益于中国基础经济、基础科学近年来的飞速发展，才使得全国各地大大小小的科技创业团队能够自由合作、各项科研成果层出不穷，呈现出一派百花齐放、欣欣向荣之象。

方谋还回应了外界比较关注的氢能飞机安全问题，“其实油、电一样有这个问题。相对来说，氢和火全往上走，氢气只有与氧气以一定比例混合，才会爆炸。因此只要不是密闭空间，理论上反而更好控制，后续我们也会有相关的实验向公众展示，打消顾虑。”

聚焦氢动力燃料电池领域，在方谋看来，得益于现有成果和国家政策层面大幅倾斜，2025年将正式成为中国氢能航空动力的元年。

可以预见，2025年该技术一方面将快速吸引上下游产业协同发力，促使液氢制备、储运技术迭代升级，加速航空用氢产业链成熟；另一方面，以该吨级平台为根基，衍生出功能各异的飞行器家族，深度融入城市空中通勤、偏远地区补给、海洋作业支援等多元领域，重塑生产生活格局，让“飞天逐梦” 照进现实，助推我国航空科技屹立世界潮头，领航未来蓝天征途。