美國喬比航空公司的一架實驗性電動垂直起降飛行器正在進行起降測試。供圖：陽  明

  近年來，電動垂直起降飛行器（eVTOL）在世界範圍內受到密切關注，其相關技術研究、應用發展如火如荼。

  根據美國垂直飛行學會的數據顯示，截至2024年底，全球電動垂直起降飛行器概念産品數量已超過1000個，覆蓋430多家設計機構。

  與此同時，電動垂直起降飛行器在軍用領域的發展也不容忽視。5年前，美國空軍作戰試驗和創新中心（AFWERX）對外宣稱，他們將發起“敏捷至上”項目，致力於探索電動垂直起降飛行器在軍事領域的應用。前不久，該項目組又披露，他們將轉向探索混合電推進電動垂直起降飛行器的形式，加速研發電動垂直起降飛行器的混合電推進系統。

  那麼，電動垂直起降飛行器經歷了怎樣的發展歷程？它將為戰場帶來哪些改變？未來的發展前景如何？請看本期關注。

  從“重型油動”到“輕型電動”

  駕駛艙在機首，駕駛艙後方是機身——一個可以旋轉的“圓筒”，“圓筒”上固定了3片呈45°傾斜佈置的機翼，每個機翼的末端都安裝了一個噴口。起飛時，“圓筒”開始旋轉，機翼尾端的噴口開始噴氣，助推飛行器升上天空……

  這個外形有點類似“火箭”的飛行器，是世界上最早的垂直起降飛行器。

  二戰末期，盟軍掌握了戰場主動權，德國空軍機場經常被盟軍壓制。德國空軍機場的目標很大，在戰爭中很容易被摧毀。為解決這一問題，德國福克·伍爾夫公司的工程師準備研究一種可以短距起降的戰鬥機。

  起初，他們打算在發動機和機翼上下功夫，但後來發現，如果採用傳統的平衡翼設計方式，起飛滑跑距離至少需要800米左右。

  後來經過反復設計研究，福克·伍爾夫公司的工程師拿出了“垂直起降飛行”的設計方案。與其他飛行器相比，垂直起降飛行器具有一個明顯的優勢：起飛空間只需要一個籃球場大小的平地即可。但由於技術過於複雜，該飛行器設計方案最終夭折。

  為了保證戰爭中機場一旦被摧毀後，空軍仍能起飛作戰，研發或引進能夠垂直或短距離起降的戰鬥機，始終是世界上許多國家關注的重點。

  1957年，英國霍克公司和布裏斯托爾公司開始研究垂直起降戰鬥機。12年後，英國列裝了“鷂式”戰鬥機。利用矢量噴管技術，同時融合固定翼飛機的高速巡航性能與直升機的垂直起降特性，這款戰鬥機實現了短距離起降，服役後帶來了戰鬥力的提升。在馬爾維納斯群島戰爭中，“鷂式”戰鬥機擊落了21架阿根廷戰鬥機，被阿根廷空軍飛行員稱為“空中黑色魔鬼”。

  作為燃油動力垂直起降飛行器的典型代表，美軍F-35B戰鬥機已部署於兩棲攻擊艦，啟動垂直起飛模式時，作戰半徑可達400公里左右。不過，該型戰鬥機存在噪音大、成本高、效費比低等缺陷。據悉，F-35B戰鬥機自2015年服役以來，已發生至少5起全損事故，可靠性值得商榷。

  對於垂直起降飛行器來説，其“垂直起降”的飛行方式，決定了飛行器自身重量對飛行的重要影響。

  為了減輕負重，早在2009年，美國航空航天局就提出了概念電動垂直起降飛行器“海雀”。但當時受限於動力與能源等技術瓶頸，“海雀”未能落地。

  近些年，隨着電動機、電池與氣動技術的成熟，美國喬比航空公司於2023年推出全球首架軍用電動垂直起降飛行器原型機，並將其交付美國空軍。

  從“重型油動”到“輕型電動”，帶來的多種優勢顯而易見：電動垂直起降飛行器的重量大大減輕；電驅動系統將其每小時運營成本降至約600美元；電驅動模塊化設計，使電動垂直起降飛行器理論故障率較傳統直升機減少約70%；電動垂直起降飛行器噪音低，且徹底規避了燃油泄漏引發的環境風險……

  回首垂直起降飛行器的發展歷程，其早已發展成為一個“大家族”。從廣義上來説，無需依靠跑道起飛的直升機、多旋翼飛行器、傾轉旋翼機、推力矢量噴氣機等均可算作垂直起降飛行器。同時，垂直起降飛行器也可按照有人駕駛或無人駕駛，以及燃油驅動或電驅動等方法進行分類。

  電動垂直起降飛行器作為“後起之秀”，其最突出的優點是動力來源從航油變成了電力，噪音更低更加環保，在設計上也更加靈活，更容易獲取輕裝簡行、敏捷機動的能力，進而適應更為多樣複雜的飛行任務。

  拓寬低空戰場新疆界

  當前，電動垂直起降飛行器普遍採用分佈式電推進系統，驅動能源以高能鋰電池為主，容錯能力強、可靠性高。

  未來隨着動力、能源與控制等關鍵技術的突破，憑藉機動敏捷和可探測性低的優異性能，電動垂直起降飛行器有助於構建低空作戰與後勤保障的新形態。

  2020年，美國空軍啟動了代號“敏捷至上”的驗證項目，探索電動垂直起降飛行器在戰術投送與特戰救援等場景中的應用，發揮其“戰場尖兵”的作用。

  在人員部署方面，借助電動垂直起降飛行器可獲得“動如脫兔”的戰術響應速度。

  未來戰場上，人員快速進出戰區的機動能力已成為戰術決勝的關鍵要素之一。電動垂直起降飛行器可與直升機或裝甲車輛構建“聯合殺傷鏈”，通過敏捷投送或近距離支援，提升戰術響應速度。

  在物資運輸方面，借助電動垂直起降飛行器可實現“最後一公里”保障。

  傳統空運&&體型巨大，容易成為空中靶標，如北約C-17“環球霸王”運輸機翼展約51米、CH-47“支奴幹”直升機旋翼直徑約18米。在大規模運輸場景中，物資卸載需伴隨裝甲部隊的實時防護。電動垂直起降飛行器可彌補戰術級末端補給缺口，通過空中航路快速精確投送物資。電動垂直起降飛行器甚至可支持吊艙式空投，直接規避近地機動階段的危險與能量消耗。

  在醫療救援方面，電動垂直起降飛行器可扮演戰場“空中救護車”的角色。

  通過搭載雷達與光電偵測系統，電動垂直起降飛行器可執行戰場人員搜索、定位與抵近救援等任務。比如，如果遇到山體滑坡、洪澇等災害，電動垂直起降飛行器可以實時穩定地將影像信息回傳至地面指揮中心，為災情評估和救援提供決策依據，完成快速精準搜救。

  在當前信息化戰爭的背景下，軍事行動要求作戰單元具備更強的隱蔽性和生存能力，快速反應和高機動性成為必要條件。從這個角度來看，能夠在不同複雜地形和環境中快速反應的電動垂直起降飛行器，是傳統飛行器無法比擬的。

  走向自主化、智能化、體系化

  公開資料顯示，近年來，在電動垂直起降飛行器領域，很多國家正逐漸構建起涵蓋技術攻關、空域管理、量産體系及基建標準的完整生態。

  隨着動力、能源與氣動等技術的進一步突破，以及與人工智能技術的融合發展，未來必將出現更加自主化、智能化、體系化的電動垂直起降飛行器，其應用前景將更加廣闊。

  ——自主化讓電動垂直起降飛行器“操控員”轉變為“任務指揮官”。

  目前，“手動操控”模式的電動垂直起降飛行器存在操控員技能門檻高、培訓周期長以及人機交互效率低等問題。未來賦予電動垂直起降飛行器自主感知、規劃能力與控制權限，可進一步優化戰場時空窗口利用率。比如，通過裝載避障系統，電動垂直起降飛行器可以感知電線、建築、樹木與山體等，自主避開障礙物，保證飛行安全。

  其具體過程為：操控員授權或監督任務，電動垂直起降飛行器按照授權執行規劃，實現動態人機協同作戰。

  ——智能化為電動垂直起降飛行器裝上“眼睛、耳朵與大腦”。

  集成慣性導航、光電吊艙與機載雷達等傳感器，以及多模態數據融合算法，為電動垂直起降飛行器裝上“眼睛、耳朵與大腦”。借助“眼睛、耳朵與大腦”，電動垂直起降飛行器可獨立完成定位建圖、目標搜索與識別跟蹤等任務。

  如果搭載嵌入式神經網絡處理器，電動垂直起降飛行器還能完成複雜環境下的意圖解析、行為決策與路徑規劃任務。例如，通過充分利用低空氣流數據，電動垂直起降飛行器可以優化飛行軌跡，像海鷗一樣省力地“禦風而行”。如果傳感器信號直驅執行機構，電動垂直起降飛行器將具備毫秒級響應能力，環境適應性大幅提升。

  ——體系化將賦予電動垂直起降飛行器不可或缺的戰場新角色。

  電動垂直起降飛行器可通過多機集群實現協同作戰，形成覆蓋陸、海、空的全域作戰體系。一方面，多機編組通過分佈式信息共享，協同執行“偵察—決策—打擊—評估”任務鏈，提高作戰效能。另一方面，電動垂直起降飛行器集群與無人戰車或無人艦艇構建“跨域殺傷網”，推動戰場模式向體系化演進。目前，美國空軍已經實現了通過電動垂直起降飛行器，與其他軍用飛機直接進行無線電通信，驗證了戰術級信息融合的潛力。此外，電動垂直起降飛行器還可作為空中通信節點，整合衛星、5G和地面基站數據鏈，實現戰場信息融合。

  從“重型油動”到“輕型電動”，再到戰場“跨域殺傷網”，電動垂直起降飛行器正以飛快的速度拉近技術與作戰之間的距離。它的軍事化進程將如何重構戰場？答案或許就藏在下一代電動垂直起降飛行器的旋翼嗡鳴之中。（王應洋 卓俊樸 張鵬）