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圖源/天翎科

低空經濟是新時代生產力的重要代表，國家高度重視其發展。中央經濟工作會議和政府工作報告多次強調加強低空經濟的發展。中央將低空經濟定位為新增長引擎。2021年2月，“低空經濟”概念首次被寫入國家規劃，中共中央、國務院印發的《國家綜合立體交通網規劃綱要》提出發展交通運輸平臺經濟、樞紐經濟、通道經濟和低空經濟。2023年12月，中央經濟工作會議明確提出“打造生物制造、商業航天、低空經濟等若干戰略性新興產業”。2024年3月5日，國務院總理李強在政府工作報告中再次指出，積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎。這些政策的出臺為低空經濟的發展奠定了堅實的基礎。電動垂直起降飛行器（eVTOL）是低空經濟中重要的飛行器類型。與飛行高度較低的消費型無人機和物流無人機相比，eVTOL飛行器的飛行高度在1千米到6千米之間，具備更強的載人飛行能力，是城市空運的發展方向。2024年12月，國家發改委成立低空經濟發展司，具有負責擬訂并組織實施低空經濟發展戰略、中長期發展規劃，提出有關政策建議，協調有關重大問題等職能。

專利是科技創新的重要載體，本文從專利角度對全球eVTOL飛行器發展情況、主要技術構成、主要創新主體、創新方向等展開分析，以期把握eVTOL飛行器發展脈絡和eVTOL競爭格局，為eVTOL的發展提供參考。

eVTOL飛行器專利發展趨勢分析

經過長期研究與實踐，當前國際上對太空態勢感知對象的分類認識趨于統一。按感知目標的物理屬性，可分為對太空環境和太空目標監測兩類。其中，太空環境主要指距離地球表面100～65000 km范圍內的各種空間環境，包括輻射環境、中性大氣環境、等離子體環境、真空環境等。按太空目標來源進行區分，可分為4類：有國別區分的在軌航天器（包括在役和廢棄的航天器、穿越大氣層的彈道導彈）、無國別的航天器殘骸及其碎片、小行星以及宇宙塵埃。按目標尺寸進行區分，可分為直徑大于10 cm、直徑1～10 cm、直徑小于1 cm的3類太空目標。以現有探測設備的能力，可對直徑大于10 cm的目標探測跟蹤、編目管理、預報軌道，具備引導己方航天器對其實施主動規避的條件；對于直徑1～10 cm的目標，尚不能完全高分辨率探測，安全風險等級高。

全球eVTOL飛行器相關創新主體在發展過程中產生了大量創新技術，涉及新構型設計、高能量密度電池、永磁同步電機、新材料應用等關鍵技術的進步與突破。全球電動垂直起降飛行器相關專利申請趨勢如圖1所示，全球eVTOL相關專利申請可以分為三個發展階段。

圖1 eVTOL飛行器全球專利申請趨勢 圖源/民機戰略觀察

1. 技術探索階段（2015年之前）

2015年之前是eVTOL領域專利技術發展的技術探索階段，此階段專利申請數量少，技術發展緩慢。核心專利集中在基礎技術領域（如推力控制、飛行范式、電池熱管理等）。早期參與者以初創企業和航空領域的新興公司為主。這期間eVTOL有以下特點。

①技術門檻高

此階段發展緩慢的原因主要有技術以及公眾認知兩個方面。就技術發展而言，eVTOL技術需要融合航空工程、電池技術、電機控制等多個復雜領域，早期研發投入大且周期長，導致僅有少數企業（如Joby、Wisk、Volocopter）有能力探索。另外，核心技術尚未成熟，例如電池能量密度不足、飛行控制算法有待驗證，限制了商業化應用的可行性。

②行業認知度低

行業認知度低也是造成發展緩慢的一個重要原因，城市空中交通（UAM）概念尚未普及，市場需求不明確，資本和企業的參與度較低。早期專利布局多為技術驗證性質，如Joby與NASA合作的原型機試飛，屬于探索性研發。

③先行者開展專利戰略布局

此階段，先行者開展專利戰略布局，少數企業（如Joby、Wisk）通過核心專利搶占技術制高點。如：Joby的“推力差控制專利”（2009年）定義了eVTOL的基礎飛行邏輯，構建了技術壁壘。Wisk在電池熱失控領域的專利布局，為后續多旋翼安全設計奠定了基礎。這些企業通過國際專利布局（如中、美、德）提前鎖定未來市場準入權。

2. 快速發展階段（2015–2020年）

2015至2020年是eVTOL快速發展階段，該階段全球專利申請數量快速積累，申請增長速度超過33件/年。技術方向擴展至多旋翼設計、能源管理、飛行器輕量化等技術領域。除Wisk航空公司、Joby公司等公司外，傳統車企（如保時捷）和更多中國企業（億航、峰飛）加入競爭。

① 行業拐點到來

優步（Uber）在2016年發布白皮書提出城市空中交通（UAM）愿景，首次將eVTOL與未來出行場景綁定，引發資本和技術巨頭關注，對于eVTOL起到了催化作用，引發世界范圍內對于eVTOL研制熱潮。此外鋰離子電池能量密度提升、分布式電推進系統成熟，使得eVTOL的可行性大幅提高。

② 資本與政策進一步推動

此外，資本市場與政策支持進一步促進了eVTOL的發展。Joby、Volocopter等公司獲得數億美元融資，加速技術的迭代發展。美國FAA（聯邦航空管理局）開始制定eVTOL適航標準框架，為商業化鋪路。

③ 競爭格局逐漸多元化

在此期間，eVTOL的競爭也不限于航空企業，傳統企業與新勢力也加入其中。傳統車企（如保時捷）通過跨界合作進入市場，帶來制造和供應鏈經驗。中國企業（億航、峰飛）憑借電池和無人機技術優勢，快速推出原型機并申請專利，搶占亞洲市場。

3. 爆發式增長階段（2021年至今）

進入2021年后，eVTOL相關專利申請量呈指數增長（2021年同比增3倍，2022年同比增5倍），從技術生命周期的角度來看，全球范圍內與eVTOL相關的專利申請量以及提交專利申請的企業數量均呈現同步增長趨勢，見圖2所示。技術向商業化落地傾斜，如自主飛行系統、低空交通管理、降噪技術等。參與者范圍擴大至傳統航空巨頭（如羅·羅德國公司，通用電氣）和新興科技公司（德國百合航空，Lilium Eaircraft），以及傳統車企（如日本豐田及其子公司電裝，我國吉利公司等）。其背后原因主要有以下3點。

① 商業化臨近導致競爭白熱化

多家企業（如Joby、億航）進入適航認證階段，專利成為搶占市場份額的核心武器。技術重點轉向“最后一公里”問題：例如低空交通管制（與5G、衛星通信結合）、乘客安全系統等。

② 全球碳中和目標進一步驅動eVTOL發展

各國政策（如我國“雙碳目標”、歐盟“綠色航空計劃”等）將eVTOL視為低碳交通的重要組成部分，推動相關技術研發和專利保護。航空公司（如百合航空）開始布局eVTOL作為支線航空的補充，催生新場景專利（如機場接駁設計）。

③ 開展跨界技術融合與生態構建

自動駕駛技術的成熟被引入eVTOL領域，推動自主飛行系統專利激增。產業鏈協同，例如日本電裝憑借汽車電子技術優勢，申請電機控制與能源管理專利，與傳統航空企業形成差異化競爭。

圖2 eVTOL飛行器技術生命周期（由于專利延遲公開的特點，2023、2024年數據不能反應真實情況） 圖源/民機戰略觀察

4. eVTOL飛行器知識產權博弈加劇

未來隨著技術的成熟和商業化進程的推進，專利競爭和技術創新將繼續成為行業發展的核心驅動力，成為企業核心競爭力的重要體現，在商業競爭方面，未來eVTOL領域的競爭將更加依賴于長期積累的知識產權。專利技術的許可和轉讓活動也將顯著增加，從而促進行業的健康發展。

截至目前，eVTOL領域已發生了123件專利權轉移案件、267件質押案件以及6件涉訴專利案件，凸顯了專利等知識產權在行業發展中的重要性。例如，2021年Wisk公司向加州北部地方法院提起訴訟，指控競爭對手Archer航空公司侵犯專利權并竊取商業秘密。此外，Joby公司通過收購優步公司和Xwing公司的專利，進一步鞏固了其技術優勢；Wisk公司則通過收購Zee Aero、Kitty Hawk和Cora Aero等公司的55件專利，擴大了其知識產權布局。

eVTOL飛行器國家競爭格局分析

1. 美國企業專利布局暫居領先地位，我國緊隨其后

eVTOL飛行器美國企業以1324件專利位居第一，顯示出其強大的技術創新能力和市場活躍度，我國企業（含高校）以916件專利緊隨其后，位居全球第二。此外，日本、德國的專利申請量也位居前列，共同構成了第二梯隊，詳見圖3。下圖3展示了全球eVTOL飛行器相關專利的地域分布情況。

圖3 eVTOL飛行器研制主體所在國家專利地域分布圖 圖源/民機戰略觀察

美國在eVTOL領域的領先地位不僅體現在專利數量上，還反映在其多元化的創新主體上。既有Beta、Joby、Wisk等新興科技公司，也有德事隆、波音、霍尼韋爾等傳統航空制造巨頭，形成了強大的技術生態。相比之下，中國在該領域也展現出強勁的發展勢頭，涌現出億航、沃蘭特、時的、峰飛等科技初創企業，同時吸引了大型航空航天國企、吉利、小鵬等車企以及無人機產業鏈的積極參與，共同推動eVTOL產業的快速發展，詳見圖4。

總體來看，就市場化進程而言，億航、峰飛等企業取得適航認證表明我國在低空裝備產業化領先歐美企業，從專利布局上，全球eVTOL領域的專利分布和技術創新呈現出以美國為主導、中國快速追趕、其他國家和地區協同發展的格局。隨著技術競爭的加劇和市場需求的擴大，這一領域的創新主體和地域分布可能會進一步演變。

圖4 eVTOL飛行器中、美主要研制主體對比圖 圖源/民機戰略觀察

2. 中、美是eVTOL飛行器重要市場國

市場需求和產業規模是引領制造布局的重要因素，圖5展示了中、美、歐、日、韓五大局在eVTOL飛行器領域的專利流向情況。從圖中可以看出，中國和美國是該領域技術的重要發源地，同時也是本國申請人的主要目標市場。此外，中國專利申請人還積極布局美國和歐洲市場，顯示出對美歐eVTOL市場的高度關注。例如，峰飛公司、廣州億航公司以及浙江吉利公司等企業均提交了美國和歐洲的專利申請。

美國專利申請人則不僅聚焦于中國和歐洲市場，還對日本和韓國市場表現出濃厚興趣。例如，Joby公司、波音公司、賽峰公司、Wisk公司以及通用電氣公司等美國企業均在中國市場進行了專利布局。與此同時，歐洲企業如空客公司、保時捷公司、羅?羅公司、大眾公司以及Volocopter公司等也高度重視中國市場，積極進行專利布局。此外，日本企業如豐田公司、本田公司、電裝公司和三菱公司等同樣將中國視為eVTOL領域的重要市場，并進行了相應的專利布局。

總體來看，中、美、歐、日、韓五大局在eVTOL領域的專利流向呈現出多元化的特點，中國、美國是商業競爭必爭之地。

圖5 eVTOL飛行器全球專利五局流向圖 圖源/民機戰略觀察

eVTOL飛行器專利技術分布分析

1. eVTOL飛行器相關專利主要集中在動力系統、整機和飛控系統等方面

eVTOL飛行器領域相關專利分布集中程度高，主要集中在動力系統等、整機和飛控系統等方面，分別有965、923件和717件，三者占總體申請量的78%，詳見圖6所示。

在動力系統領域布局較多的企業有Beta Air公司、日本電裝公司、億航、Joby、Wisk公司等，在整機領域布局較多的企業有Beta Air公司、億航公司、Joby公司、Wisk航空公司、沃蘭特公司、保時捷公司等；在飛控領域的布局較多的企業有億航公司、Beta Air公司、Volocopter公司，詳見圖7。

圖6 eVTOL飛行器全球專利技術主題分布 圖源/民機戰略觀察

圖7 eVTOL飛行器領域主要專利申請人技術主題分布 圖源/民機戰略觀察

2. eVTOL飛行器動力系統發展趨勢

eVTOL飛行器動力系統至關重要，是eVTOL能否飛起來、飛得遠、載的多的關鍵，從經濟成本上算約占總成本的30-50%，自eVTOL概念提出以來，其動力系統發展至今主要有鋰電池、氫燃料電池和混動（氫燃料-鋰電池混動和燃油-鋰電池混動）等幾類動力方式，其技術路徑選擇受能量密度、續航能力、環保性、適航認證難度等多重因素影響。

① 專利趨勢與地域分布

從專利角度來看，截至2024年，eVTOL動力系統相關專利超900件，2021年后進入爆發期（2021年188件，2022年300件），見圖8所示。從地域分布來看，美國（421件，47.4%）技術絕對領先，聚焦混合動力（Beta Air、Joby）與分布式電推進（Wisk）。中國（285件，23.1%）在純電領域顯著優勢（億航、沃飛）。歐洲專利局（43件）側重燃料電池系統集成；日本（54件）主攻驅動電機（電裝、豐田等）。

圖8 eVTOL動力系統近年專利申請趨勢 圖源/民機戰略觀察

② 核心企業與技術壁壘

國外擁有專利數量最多的企業有Beta Air公司、日本電裝公司、Joby公司、Wisk公司、百合、羅·羅等，詳見圖9，國內擁有專利數量最多的企業有億航、沃飛（吉利子公司）、時的、沃蘭特等。其中美國Beta Air（198件）、Joby（39件）、波音（5件，Wing公司及Aurora Flight公司）形成“傳統航空+初創”協同生態。我國億航（70件）主導純電飛行控制系統；沃飛、時的科技聚焦復合翼構型與電池熱管理。歐洲空客（5件）、羅羅（38件）布局氫燃料電池與渦輪電動混動；日本豐田、電裝（52件）深耕驅動電機及電源轉化。除此之外還有Wisk，沃飛、百合、阿切爾等分別在不同的領域開展技術研發。

圖9 eVTOL主要研制主體專利數量分布情況 圖源/民機戰略觀察

③ 技術路徑對比

從專利申請的數量來看，鋰電池專利數量為476件，占總申請量的49.3%，占主導地位，混合動力（氫-電混合為主）為273件，占28.3%，占重要地位，氫燃料電池數量為25件，占2.6%，與前兩者差距明顯。

從技術選擇上看，鋰電方向，參與者主要是中國有關公司，如億航、沃飛等，也有Wisk、百合、Joby等國外公司。氫燃料電池方向，主要是Joby以及Alakai等公司?；旌蟿恿Ψ较蛞試夤緸橹鳎覈鴧⑴c主體較少，主要是Beta Air公司以及羅·羅公司，以及Joby等，詳見圖10。

從趨勢上看，鋰電池方向從2022年開始爆發性增長，而且以中國為主，可以說我國在鋰電領域有較強的技術實力，和成熟的產業鏈，從汽車領域外溢到eVTOL領域可以很好的利用原有產業鏈，但是目前來看仍存在電池能量密度較小等問題，是未來鋰電池重要攻關方向?；旌蟿恿Y合氫燃料電池與鋰電池，進一步提升續航與環保性。如中國追夢空天已完成噸級液氫混動eVTOL飛行驗證，如Joby氫電版S4驗證機（航程達842公里）。混合動力和氫燃料電池方向，我國有關公司專利文件涉及較少，主要權利人為國外公司。氫燃料電池符合環保要求，但液氫儲運、燃料電池成本、安全性問及適航復雜性等問題待解。

圖 10 eVTOL動力（鋰電池、氫動力、混合動力）專利申請人分布情況 圖源/民機戰略觀察

結語及展望

太空態勢感知系統因其重要性日益凸顯，近年來發展十分迅速。了解掌握太空態勢感知對象的發展變化，研究太空態勢感知裝備及其關鍵技術的發展特點及趨勢，十分必要。太空態勢感知裝備是太空態勢感知系統的基礎和支撐條件。美國構建了完整的天地一體化太空態勢感知裝備體系，俄羅斯、日本、法國的太空態勢感知裝備也有各自特色，世界各國數據共享已達到了較高層次，太空態勢感知裝備正向“全軌覆蓋，無縫觀測、更高分辨率、更快靈敏度”方向發展。目標探測、信息融合和目標識別等為代表的太空態勢感知關鍵技術是支撐太空態勢感知系統發展的重要推動力，以逆合成孔徑雷達、光電陣、電磁頻譜感知為代表的裝備技術，正讓太空態勢感知看得更遠、更清、更準。

eVTOL飛行器是低空經濟核心載體，其發展深受政府政策及資本影響，政策決定了其合法性問題，資本決定了其合市場性問題，無論中外大體如此，如我國低空空域開放之后低空飛行器才迎來發展，從專利角度也印證了這一結論。在資本力量的驅動下，eVTOL飛行器向著商業化不斷邁進，而且由于競爭的激烈，交通工具制造商把競爭從地面轉向空中，如國內的吉利、小鵬，國外的本田、豐田等。

1. 總體來說在政策加持及技術進步的驅動下，未來數年eVTOL行業仍會有大量企業進入，專利數量也會水漲船高，在eVTOL應用落地之際，競爭會越發激烈。

2. 未來大量布局eVTOL飛行器的企業將迎來優勝劣汰，擁有核心技術優勢的企業之間的競爭可將eVTOL的發展推向一個更加明朗的階段。在專利布局方向上，隨著適航認證的推進和低空經濟政策的完善，建議國內企業在加強核心技術研發的基礎上，進一步面向應用場景（如城市客運、醫療、消防救援等）和運營模式（如空中出租車服務系統）、跨領域技術（如AI航路規劃）延伸，我國企業要利用好專利制度，保護自主創新成果，構建企業競爭護城河。

3. 對于eVTOL動力方向選擇，根據我國產業條件推斷我國仍將以鋰電池為主，可能逐步發展到電池、氫動力并行的局面（根據我國發布的氫能相關文件，如《加快工業領域清潔低碳氫應用實施方案》等，氫燃料電池應該是我國eVTOL動力另一個選擇方向，并且在今年幾年就能夠有所發展，企業和專利產出均將增加）。美國從專利維度看，未來仍將保持三個動力方向多元化技術并行的局面，從政策角度看，美國軍方更傾向混合動力方向（如美國軍方“敏捷至上”計劃）。歐洲則更傾向純電以及氫電方向。

來源 | 民機戰略觀察

作者｜中國航空工業發展研究中心 趙云 何杰山

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