探討電動垂直起降飛行器eVTOL的軍事應(yīng)用前景

【摘要】隨著eVTOL電動垂直起降飛行器技術(shù)的不斷演進(jìn)，該領(lǐng)域在軍事應(yīng)用上展現(xiàn)出巨大潛力。本研究首先綜述了eVTOL關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展，進(jìn)一步分析了eVTOL適應(yīng)當(dāng)前軍事作戰(zhàn)特點(diǎn)的需求，揭示了其在軍事作戰(zhàn)中應(yīng)用的可行性與必要性，并探討大規(guī)模應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)。結(jié)合具體案例，本文詳細(xì)論述了eVTOL在快速部署、物資運(yùn)輸、醫(yī)療救援、搜索救援、船對岸運(yùn)輸?shù)榷喾N軍事場景中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景。最后針對eVTOL在軍事領(lǐng)域的集成應(yīng)用提出了一系列應(yīng)對策略，旨在為eVTOL未來在軍事領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用提供方法和思路。

【關(guān)鍵詞】eVTOL|軍事戰(zhàn)略|電動航空|特種作戰(zhàn)

在21世紀(jì)的高技術(shù)戰(zhàn)爭格局下，機(jī)動性、靈活性及隱蔽性已成為現(xiàn)代軍事戰(zhàn)略中不可缺少的關(guān)鍵要素。近年來無人機(jī)（UAV）技術(shù)的快速發(fā)展，各國軍事力量對電力驅(qū)動的UAV無人機(jī)依賴程度日益加深。eVTOL飛行器作為一種新興的航空器，憑借其獨(dú)特的飛行能力和低噪音特性，進(jìn)行定制改造后可為作戰(zhàn)部隊提供了前所未有的進(jìn)入難以觸及地域的能力，同時在動態(tài)部署、物資運(yùn)輸、醫(yī)療救援、偵察監(jiān)視等軍事場景中展現(xiàn)巨大潛力。eVTOL正被各國軍方開始重點(diǎn)關(guān)注并賦予新的戰(zhàn)略意義。

本文以綜合性視角探討eVTOL在各類軍事行動應(yīng)用模式和路徑，對eVTOL在軍事領(lǐng)域的優(yōu)勢、應(yīng)用可行性以及相關(guān)挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，為未來eVTOL的軍事化應(yīng)用提供可行思路。

一、eVTOL飛行器發(fā)展現(xiàn)狀

在過去二十年里，eVTOL飛行器技術(shù)取得了顯著進(jìn)展，eVTOL行業(yè)近年在核心技術(shù)、適航認(rèn)證、自主飛行、簡化飛行器操作（SVO）、空域管理與整合、高效益生產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面建立完整的行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)垂直飛行學(xué)會（The Vertical Flight Society）統(tǒng)計，截止2024年5月底，全球有超過720種eVTOL飛行器概念和設(shè)計處于不同階段的開發(fā)中，其中大多數(shù)由電池系統(tǒng)供電的電機(jī)推動。

（一）eVTOL行業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化持續(xù)發(fā)展

眾多政府機(jī)構(gòu)的eVTOL飛行器計劃得到長足的發(fā)展：美國國家航空航天局NASA在2021年發(fā)布的一份白皮書《NASA公共電動垂直起降eVTOL飛行器技術(shù)》提出了空中出租車（Urban Air Taxi）與先進(jìn)空中機(jī)動性（AAM）概念，闡明eVTOL多在消防、抗災(zāi)、物流運(yùn)輸、醫(yī)療救援、公共執(zhí)法、軍事以及“最后一英里”的空中遞送等公共服務(wù)應(yīng)用場景具有巨大商業(yè)價值（Milligan，2022）。各國軍隊正對電動垂直起降eVTOL技術(shù)、eVTOL研發(fā)保持關(guān)注與投入，美國空軍于2020年2月發(fā)起敏捷至上（AFWERX Agility Prime）計劃（圖1），并于2022年3月進(jìn)行了首次載人eVTOL飛行，證明了eVTOL系統(tǒng)用于軍事行動的可行性（穆作棟和袁成，2021）。美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）和歐洲航空安全管理局（EASA）已經(jīng)在實(shí)現(xiàn)可行的eVTOL認(rèn)證基礎(chǔ)和符合適航手段建立了完整的體系。

眾多企業(yè)在eVTOL的研發(fā)、測試、認(rèn)證和生產(chǎn)方面都取得了矚目的進(jìn)展。多家頭部航空航天企業(yè)的財務(wù)報告披露了eVTOL民用的大量訂單，證明了該行業(yè)的商業(yè)化可行性（Russel，2022）。Morgan Stanley等機(jī)構(gòu)指出，eVTOL下游應(yīng)用的市場總規(guī)模預(yù)計到2040年將達(dá)近1萬億美元，其中52%用于物流運(yùn)輸，46%用于共享交通。

（二）eVTOL飛行器的主要構(gòu)型

目前各國在研的eVTOL飛行器項(xiàng)目設(shè)計主要面向UAM城市交通，四種最常見的電動垂直起降（eVTOL）飛行器構(gòu)型，分為多旋翼型、復(fù)合翼型、傾轉(zhuǎn)旋翼型和傾轉(zhuǎn)涵道型四大類（見表1）。

eVTOL飛行器研發(fā)、設(shè)計與制造的專業(yè)性、綜合性強(qiáng)，設(shè)計構(gòu)型、機(jī)體氣動性、輕量化設(shè)計等方面的差異導(dǎo)致了不同eVTOL型號產(chǎn)品的最大航程、巡航速度、飛行高度、乘客數(shù)量與最大載荷等核心性能參數(shù)各不相同，進(jìn)而產(chǎn)生eVTOL飛行器產(chǎn)品在運(yùn)行模式、服務(wù)范圍、應(yīng)用場景等維度的差異。

截至2024年5月底，垂直飛行學(xué)會數(shù)據(jù)顯示全球在研eVTOL項(xiàng)目設(shè)計中主流采用傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型與復(fù)合翼構(gòu)型。復(fù)合翼構(gòu)型、傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型的續(xù)航里程、巡航速度等參數(shù)優(yōu)于多旋翼構(gòu)型，未來這兩種機(jī)型增長頗具潛力，有望成為未來主要技術(shù)方案（何俊藝，2024）。

（三）eVTOL飛行器的技術(shù)發(fā)展程度

eVTOL研發(fā)設(shè)計進(jìn)程具體可分為4個階段：（1）概念設(shè)計；（2）縮比驗(yàn)證機(jī)測試（地面試驗(yàn)、懸空試驗(yàn)、起降試驗(yàn)等）；（3）全尺寸驗(yàn)證機(jī)測試（飛行模式測試、飛行姿態(tài)測試、飛行懸停試飛等）；（4）試制原型機(jī)試飛（本場試飛、轉(zhuǎn)場試飛、噪聲檢測、載人試飛、載貨試飛、模擬場景測試等）。

國內(nèi)外eVTOL項(xiàng)目狀態(tài)整體處于概念設(shè)計到商業(yè)化過渡的早期階段：根據(jù)垂直飛行學(xué)會（The Vertical Flight Society）數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截止2024年5月底全球eVTOL項(xiàng)目開發(fā)狀態(tài)45%處于概念設(shè)計階段，進(jìn)入原型機(jī)試飛階段的eVTOL項(xiàng)目不足7%。

二、eVTOL運(yùn)用于軍事作戰(zhàn)環(huán)境分析

（一）eVTOL特點(diǎn)適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜作戰(zhàn)環(huán)境的多重要求

在當(dāng)前信息化戰(zhàn)爭的背景下，軍事行動要求作戰(zhàn)單元具有更強(qiáng)的隱蔽性和生存能力，快速反應(yīng)和高度機(jī)動性成為應(yīng)用的必備條件。以美軍為例，美軍的特種作戰(zhàn)JOSC司令部對對特種作戰(zhàn)、人員與貨物輸送、偵查搜索、醫(yī)療救援等主流的任務(wù)場景對航空裝備提出了低成本、高可靠性、低可探測性、環(huán)境起降能力強(qiáng)等明確需求（USAF Almanac，2019）。

戰(zhàn)術(shù)層面，以往傳統(tǒng)的大規(guī)模集群式軍事力量部署已逐步向小型、靈活、高效的部署方式轉(zhuǎn)變。無人機(jī)（UAV）精準(zhǔn)打擊的以及特種作戰(zhàn)單位的突襲和滲透行動，成為現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)的關(guān)鍵行動模式。隨之而來的要求軍事裝備具備高度集成的作戰(zhàn)系統(tǒng)，能在復(fù)雜多變的環(huán)境中保持信息優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)任務(wù)的高效協(xié)同和精確執(zhí)行。

戰(zhàn)略上，隱身技術(shù)、精確制導(dǎo)武器以及抗干擾的高效指揮系統(tǒng)的發(fā)展，推動了快速打擊和遠(yuǎn)程遏制的戰(zhàn)略思想的流行，使得信息集成、集成控制、快速部署成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的生命線。

（二）eVTOL在軍事行動中具有巨大的執(zhí)行潛力

eVTOL飛行器具有靈活的按需垂直起降的能力、簡化架構(gòu)帶來的低維護(hù)成本優(yōu)勢、比直升機(jī)更低的運(yùn)營成本，以其低廉的采購價格、運(yùn)營成本、高可靠性、高耐用性和低光學(xué)、聲學(xué)、紅外特征表現(xiàn)出優(yōu)異的任務(wù)執(zhí)行能力（Klenske，2021）。

eVTOL能夠在復(fù)雜地形和城市環(huán)境中快速反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對戰(zhàn)場情報的實(shí)時掌握和對目標(biāo)快速打擊，在非對稱戰(zhàn)爭和特種作戰(zhàn)中可展現(xiàn)出重要作用。eVTOL分布式電力推進(jìn)系統(tǒng)提高了安全冗余和加強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性，使用自動電驅(qū)系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)來管理電機(jī)和轉(zhuǎn)子，簡化了飛行員/操作員控制、增強(qiáng)了飛行器穩(wěn)定性。eVTOL飛行器自主飛行和半自主飛行系統(tǒng)允許更為動態(tài)的部署，是傳統(tǒng)飛行器無法比擬的。

三、eVTOL技術(shù)在軍事的主要應(yīng)用

eVTOL飛行器具有應(yīng)用前景的軍事應(yīng)用場景包括按需快速部署、物資運(yùn)輸、最后一英里運(yùn)輸、醫(yī)療搜救、醫(yī)療后送、船到岸物流等。

（一）按需部署

持續(xù)近3年的俄烏沖突中，眾多實(shí)際戰(zhàn)斗案例表明由小型單位使用方便攜帶的小型導(dǎo)彈、無人機(jī)UAV在地面戰(zhàn)場的打擊效果極為理想，航空器機(jī)動部署人員進(jìn)出目標(biāo)區(qū)域的能力對微觀戰(zhàn)局的影響極為關(guān)鍵（Stavridis，2022）。

當(dāng)前商用用途的eVTOL飛行器可進(jìn)行軍事化改裝，以實(shí)現(xiàn)軍事隊單位對人員的短程和中程按需部署。目前研發(fā)中的eVTOL型號已具有多樣化的載荷能力和構(gòu)型，涵蓋1至6座機(jī)型（亦有少量更大型號），航程覆蓋10至400公里。專為便捷運(yùn)輸設(shè)計的小型eVTOL飛行器型號可同時多地點(diǎn)部署多個單位，實(shí)現(xiàn)快速匯集與撤離。而大型eVTOL飛行器可能需要更寬闊的降落場與更完善的基礎(chǔ)設(shè)施，但可提供更遠(yuǎn)的航程和更高的載荷能力。

另外，軍事單位可綜合運(yùn)用不同尺寸、載荷和航程的eVTOL航空器，與其他空中航空器和地面載具執(zhí)行聯(lián)合作戰(zhàn)任務(wù)，并開發(fā)專門型號的軍用eVTOL航空器。例如，Doroni H1型eVTOL飛行器已實(shí)現(xiàn)了與直升機(jī)組合部署、協(xié)同作業(yè)。

（二）按需運(yùn)輸

傳統(tǒng)的空中機(jī)動載具大多數(shù)規(guī)格較大，對于敵對單位有相對較大的擊毀機(jī)會，例如北約成員國列裝的大型高載荷運(yùn)輸機(jī)波音C-17環(huán)球霸王III、重載直升機(jī)規(guī)格的波音CH-47支奴干以及傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)（例如波音CV-22魚鷹）。而在大批量運(yùn)輸?shù)那榫跋挛镔Y通常為非活動物體，需要地面載具接收保護(hù)或由小型地面載具完成“最后一英里”運(yùn)輸至目的地。eVTOL飛行器則可針對物資運(yùn)輸?shù)淖詈笠挥⒗铩⒅谐萄a(bǔ)給作戰(zhàn)的場景填補(bǔ)專用飛行器缺口。

商用的短中航程的eVTOL飛行器可完成武器、彈藥、裝備和其他物資的補(bǔ)給任務(wù)，若配置自動駕駛、遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)可以顯著提高運(yùn)輸、補(bǔ)給任務(wù)的效率。

目前產(chǎn)業(yè)內(nèi)正在研發(fā)多種貨運(yùn)用途eVTOL飛行器，載荷范圍目前已從150-300kg（如峰飛航空V2000CG凱瑞鷗）覆蓋到500-2000kg區(qū)間（如Beta ALIA和Sabrewing Rhaegal RG-1），甚至一些eVTOL型號（如Kaman公司的KARGO）專為適配標(biāo)準(zhǔn)集裝箱而設(shè)計。

（三）醫(yī)療撤離

LIFT Aircraft公司的Hexa任務(wù)定制型單人eVTOL可改裝用于醫(yī)療救援，分布式部署在更靠近前線的位置，調(diào)用自主飛行或半自主模式以較低風(fēng)險安全撤離傷員。其一大優(yōu)勢在于可縮短將救援對象轉(zhuǎn)移、裝載至飛行器的時間，顯著降低機(jī)組人員和傷員的暴露風(fēng)險。另一大優(yōu)勢為能以極快速度將醫(yī)護(hù)人員送達(dá)救援現(xiàn)場，及時評估并穩(wěn)定救援對象的狀況，隨后將其以自主/半自主飛行后送至醫(yī)療設(shè)施。

中大型號eVTOL具有更高載荷和艙室空間的優(yōu)勢，可容納更多的醫(yī)護(hù)人員隨機(jī)進(jìn)行空中救護(hù)，類似當(dāng)今大多數(shù)直升機(jī)醫(yī)療運(yùn)輸作業(yè)。中大型eVTOL飛行器將配備基本醫(yī)療設(shè)備，如呼吸機(jī)、體征監(jiān)控和輸血設(shè)備，適用于長距離轉(zhuǎn)運(yùn)。此外，eVTOL飛行器可與醫(yī)療搜救直升機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)，而非重復(fù)直升機(jī)的功能屬性。

（四）搜索救援

在派遣專業(yè)救援團(tuán)隊（如特種部隊或特種作戰(zhàn)單位）執(zhí)行搜索救援的任務(wù)場景下，eVTOL飛行器可搭載使用雷達(dá)、紅外傳感器、無線電通訊、專網(wǎng)通訊或其他偵察手段來定位失蹤或墜落的飛行員。當(dāng)前的eVTOL飛行器型號需增大續(xù)航里程，將數(shù)據(jù)鏈、圖像傳輸與集控指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)進(jìn)行整合，以全面、高效地執(zhí)行搜索與救援任務(wù)。

eVTOL飛行器可以自主或半自主駕駛模式下借助其低噪音特征和小尺寸優(yōu)勢，能更隱蔽地接近擬救援的傷員，引導(dǎo)eVTOL至暴露風(fēng)險最小的著陸點(diǎn)。eVTOL可改裝配備多種傳感器并結(jié)合人工智能系統(tǒng)，以規(guī)劃往返救援地點(diǎn)的最安全飛行路徑。甚至eVTOL飛行器可從波音CV-22魚鷹、洛克希德C-130大力神直升機(jī)上進(jìn)行空投作業(yè)， eVTOL飛行器在下降至目標(biāo)位置過程中極大程度降低能耗，為返程、延程飛行保證能源。

（五）船對岸運(yùn)輸

船對岸運(yùn)輸是指使用船只將軍事人員、裝備、物資等從海上運(yùn)輸?shù)疥懙氐倪^程，是迅速部署兵力、提供戰(zhàn)場補(bǔ)給以及支持遠(yuǎn)距離軍事行動的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

近年地緣局勢的快速演變引發(fā)了各國對飛行器在海上、海島與濱海地區(qū)的超視距響應(yīng)需求，尤其無人飛行器的艦載部署更加受到關(guān)注。eVTOL飛行器的快速進(jìn)出的能力可提供及時的運(yùn)輸和后勤，包括運(yùn)送部隊、裝備、醫(yī)療和任務(wù)物資。另一個用途則是提供艦船間運(yùn)輸和后勤支持，雖不適用于重型裝備和物資運(yùn)輸，但可以高成本效率地提供額外運(yùn)輸能力。

eVTOL已成功實(shí)現(xiàn)在艦艇上提供高度靈活、按需響應(yīng)的后勤能力，Elroy Air公司的貨用Chaparral飛行器可如直升機(jī)一樣在艦艇上垂直起降，保證靈活性的同時減少暴露風(fēng)險。

四、結(jié)論與政策建議

為實(shí)現(xiàn)在軍事場景大規(guī)模應(yīng)用eVTOL飛行器，需充分應(yīng)對包括軍事任務(wù)專門eVTOL型號開發(fā)、探測和避障能力（DAA）、自主飛行、eVTOL充換電系統(tǒng)建設(shè)、簡化操作員培訓(xùn)、勤支持以及供應(yīng)鏈管理安全等挑戰(zhàn)。戰(zhàn)略領(lǐng)導(dǎo)層、一線部隊指戰(zhàn)員、技術(shù)和服務(wù)人員與相關(guān)政府機(jī)構(gòu)對eVTOL的接受度等因素對于成功實(shí)施eVTOL能力與潛力也至關(guān)重要。eVTOL的軍事化應(yīng)用和eVTOL快速按需部署能力的建立需要跨部門、跨行業(yè)的共同努力，并且建立適應(yīng)時代的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和最佳實(shí)踐準(zhǔn)則。

實(shí)時變化的地緣政治局勢決定了當(dāng)代軍事行動的全球性、動態(tài)性和突發(fā)性，表明各軍種單位、各分支之間建立國內(nèi)協(xié)同、國際合作的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)十分必要。各單位應(yīng)開發(fā)和部署前沿的eVTOL型號，以加快eVTOL未來軍事化應(yīng)用的進(jìn)度并在技術(shù)規(guī)格上提高eVTOL的任務(wù)執(zhí)行效率。

因此，本文針對以上問題提出如下實(shí)際建議：

1.積極敦促各部隊單位接納電動垂直起降eVTOL的技術(shù)應(yīng)用，以擴(kuò)大軍事行動范圍、增強(qiáng)任務(wù)執(zhí)行能力。

2.加強(qiáng)促進(jìn)部隊單位與政府機(jī)構(gòu)、eVTOL制造商、eVTOL供應(yīng)商之間的合作，提升軍事最后一英里運(yùn)輸和物流運(yùn)輸能力。

3.全局考慮的eVTOL軍事用途的設(shè)計特征和要求，將研發(fā)生產(chǎn)eVTOL軍事定制化飛行器納入中長期計劃。

4.適當(dāng)采用傳統(tǒng)航空、汽車等產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中成本效益高的單元和備件，以確保對關(guān)鍵系統(tǒng)組件、技術(shù)和材料供應(yīng)源的控制，從而保障國家安全。

5.以持續(xù)發(fā)展的人工智能、集群控制、鋰電池、碳纖維材料等先進(jìn)技術(shù)作為開發(fā)基礎(chǔ)，研發(fā)執(zhí)行特定軍事任務(wù)的eVTOL飛行器，以實(shí)現(xiàn)未來基于簡化飛行器操作SVO實(shí)踐的eVTOL飛行器大規(guī)模部署。

6.建立科學(xué)、高效的運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)與操作理念，以充分利用eVTOL飛行器的獨(dú)特能力，建大化eVTOL飛行器高級空中機(jī)動（AAM）效能。

7.協(xié)同各軍種力量，加速eVTOL在各大軍種的推廣、測試、評估、定型到最后列裝。中國軍轉(zhuǎn)民

參考文獻(xiàn)

[1]何俊藝.低空經(jīng)濟(jì)專題報告：值得重視的新質(zhì)生產(chǎn)力代表[R].中泰證券股份有限公司，2024，17-20.

[2]劉松.國外人工智能軍事應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展研究[J].飛航導(dǎo)彈，2021，l8：78-81.

[3]穆作棟，袁成.美國空軍敏捷至上電動垂直起降飛行器項(xiàng)目分析[J].飛航導(dǎo)彈，2021，02：59-63.

[4]田照豐.飛行保障體系加速搭建，低空基建蓄勢待發(fā)[R].國聯(lián)證券股份有限公司，2024，5-8.

[5]王立學(xué)，冷伏海，王海霞.技術(shù)成熟度及其識別方法研究[J].現(xiàn)代圖書情報技術(shù)，2010，03：58-63.

[6]李皓昱.2021世界軍事指揮控制領(lǐng)域發(fā)展分析[J].中國電子科學(xué)研究院學(xué)報，2022（2）：317-323.

[作者簡介：金愷，碩士研究生，中級經(jīng)濟(jì)師、英國特許公證會計師，研究方向?yàn)轱w機(jī)制造、特種作戰(zhàn)、無人機(jī)、光電子學(xué)、半導(dǎo)體（集成電路）；作者單位：東方航空產(chǎn)業(yè)投資有限公司]