当前 eVTOL 发展势头迅猛，全球相关企业累计启动了千余款型号设计，部分型号已进入飞行测试和适航认证最后阶段，并且交付了订单产品，eVTOL 市场化发展指日可待。
本文跟踪梳理了 eVTOL 典型产品的构型特点和主要性能参数，并基于专利分析了其技术发展特点，总结了 eVTOL 典型产品发展现状，研判了相关技术发展趋势，以期为本领域技术发展提供参考。
电动垂直起降飞行器（eVTOL）是指以电力作为动力来源，无需跑道即可垂直起降的飞行器，它不仅是未来城市空中交通和区域快速运输的重要工具，也是未来军事行动中执行敏捷侦察与后勤保障任务的重要装备。截至 2025年 9 月 15 日，全球至少启动了 1140 款型号eVTOL 设计，且以矢量推力、升力 + 巡航、多旋翼三类构型为主。
为获取现阶段领先 eVTOL 产品及技术的发展现状，本文以产品适航认证进展和销售订单为主要筛选指标，选取了五款典型 eVTOL 产品进行跟踪分析。其中，适航认证进展顺利的产品，其技术路线更易满足航空管理局要求，产品的商业化进程也更快；销售订单则反映了产品性能指标被市场接受的程度，以及在同类产品中的竞争优势。最终选择的五款典型 eVTOL 产品
如表1所示，均拥有销售订单且启动了适航认证。以下分别从构型特点、性能特征、技术发展特点等维度，对上述五款 eVTOL 典型产品开展详细跟踪与分析。
一、乔比-S4
美国乔比公司生产的载人型乔比 -S4 采用倾转旋翼设计，包含六个螺旋桨，如图 1 所示。
图1 乔比-S4（生产原型）
（一）构型特点
乔比 -S4 属于矢量推力构型中的倾转旋翼型 eVTOL，采用可倾转旋翼或推进器，在垂直起降阶段旋翼朝上提供升力，在巡航阶段旋翼倾转至水平方向以提供向前推力，同时由固定翼产生升力。该构型的优点是在设计上没有“死重”（即对当前飞行没有帮助，却必须携带的部件重量）问题，在综合考虑航程、巡航速度和载重比方面优势明显，具有较好的有效载荷、最大起飞重量和运营经济性；缺点是空气动力学问题较多，导致悬停效率低、飞控和机械系统复杂且产生事故风险较高。该构型一般可搭载 2～5 位乘客，最高时速 180 ～ 250 km/h，最大航程 200 ～ 250 km，主要应用场景包括城际快线、物流运输、紧急救援、观光旅游，以及部队投送、战术监视与侦察、后勤补给、医疗保障、忠诚僚机等。
（二）性能特征
乔比 -S4 主要性能特征如表 2 所示：
（三）技术发展特点
美国乔比公司围绕乔比 -S4 相关技术申请了 116 项专利（截至 2025 年 9 月公开），其中包括 1 项外观设计专利，其余 115 项为发明专利。总体专利申请趋势如图 2 所示，可以看出专利申请量自 2023 年起增长明显，说明乔比公司在该时期加强了乔比 -S4 产品技术创新力度，有力支撑了产品取得重要发展。
2024 年向美国空军交付了两架乔比2024 年 2 月完成美国联邦航空管理局适航认证流程第三阶段、2024年 7 月完成氢电混合动力飞行测试、2025 年 4月完成载人过渡飞行（即从垂直起飞转到巡航飞行再垂直着陆）等。因此，乔比 -S4 自 2023年起申请的专利具有重要技术分析价值，代表了乔比 -S4 在该重要时期的技术发展特点。
乔比 -S4 自 2023 年起申请的专利主要围绕飞行器的推进、着陆与控制、热管理、电池等关键子系统，以及城市运营管理等技术领域进行了全面布局，具体技术特点如下：
一是对矢量推力型 eVTOL 的倾转旋翼推进技术进行研究，解决飞行器推力不均衡、飞行阻力大等问题，从而保障飞行的稳定性。具体地，利用频域振动分析技术识别旋转推进系统中不平衡的来源，有效增强飞行稳定性；提出螺旋桨叶片的螺距控制方案，提升推力分配的有效性，并减少不同飞行模式的飞行阻力；还提出旋转推力单元设计方案，以实现从垂直起飞到水平飞行的稳定切换。代表专利包括US20250187742A1、US20240418093A1、US20250033767A1等。
二是研究提升 eVTOL 飞行器的着陆与控制系统的控制精度同时降低控制复杂度。具体地，提出通过计算机视觉技术处理跑道图像来预测和验证着陆位置的着陆系统，从而提高着陆精度；提出通过集成控制轴和触觉反馈组件的飞行控制系统，有效简化飞行控制相关输入操作。代表专利包括 US20250259457A1、US20250196997A1 等。
三是解决 eVTOL 推进与电池子系统热管理系统效率低问题，提升飞行可靠性。具体地，为推进系统集成冷却子系统，改善飞行器在不同模式下的飞行性能；对电池系统热管理系统进行改进，包括对飞行器电池的冷却系统进行实时监控，以及提出燃料电池热管理方案，可延长电池寿命、提升飞行器的安全性和能源利用效率。代表专利包括US11912425B2、US20250244218A1、US20250019084A1等。
四是研究电池系统的电池性能预测、燃料电池应用等技术，从而提升 eVTOL 的安全性和航程。具体地，提出了基于等效电路增强模型、地面支撑设备（GSE）的电池性能预测方法，通过优化预测精度提升飞行器的可靠性和安全性；还提出了基于氢能量回收、集成冷却系统的燃料电池效率提升方法，提升飞行器的能源使用效率和飞行航程。代表专利包括US20250102582A1、US20250100422A1、US20250023075A1、US20240217665A1等。
五是研究 eVTOL 运营效率提升方法，为大规模网络运输服务奠定基础。具体地，基于预测数据和实际运营数据对运输服务进行优化，确保飞行安全性的同时提升运营效率；研究 eVTOL 运输网络和布放节点综合优化方法，提升大规模运营效率；综合飞行噪声和气象数据对航线进行优化，从而降低城市噪声污染并提升运营效率；还利用集成了障碍检测和高级通信的传感器，提升大规模网络运输的导航效率和乘客体验；此外，研究了用于 eVTOL 的 Skylane 网络，可根据空中交通管制情况动态生成并更新路线规划，提高空中运营效率。代表专利包括US20250217723A1、US20250166517A1、US20250174134A1、US20250136266A1、US20240371275A1等。
综上，乔比 -S4 作为美国 eVTOL 商业化与军用化发展进程领先的产品之一，采用了空气动力学问题复杂的倾转旋翼构型，以期在航程和速度方面取得竞争优势，因此基于倾转旋翼的矢量推进技术是其技术突破重点方向之一，以确保飞行过程的稳定性。此外，乔比公司还围绕其他飞行器关键技术及产品运营管理进行了较为全面的技术布局，其中，飞行器优化方向包括降低飞行控制复杂度、提升着陆控制精度、优化推进和电池系统的热管理方案、长航时燃料电池应用与飞行测试等，eVTOL 运营管理包括提升大规模运营的效率，为后期网络化运输服务奠定坚实的研究基础。
二、午夜
美国阿彻公司 2022 年 11 月 17 日正式发布了 5 座型午夜（Midnight）eVTOL，如图 3 所示。
图3 午夜（量产飞机）
（一）构型特点
午夜也属于矢量推力构型中的倾转旋翼型，相关构型特点与乔比 -S4 相同。
（二）性能特征
午夜主要性能特征如表 3 所示：
（三）技术发展特点
美国阿彻公司围绕午夜相关技术申请了 52项专利（截至 2025 年 9 月公开），其中包括 7 项外观设计专利，其余 45 项为发明专利。总体专利申请趋势如图 4 所示，可以看出专利申请量、自 2021 年起开始增长，这背后的技术创新有力支撑产品取得重要进展：2024 年 8 月，向美国空军交付了首架午夜，且同月与美国 FFG 公司签署了 5.8 亿美元销售合同，2024 年 11 月又与日本 Soracle 公司签署了 5 亿美元销售合同，2025年 8 月在 31 分钟内完成了 88.5 km 飞行试验等。
午夜自 2021 年起申请的专利技术主要涉及飞行器的推进、电气、热管理、控制等子系统优化方案，具体技术特点如下：
一是针对矢量推力构型特点，研究推进系统效率提升方法，并通过降低推进系统重量以增强承载能力等。具体地，提出包含固定式升力旋翼和可倾转旋翼的推进系统，降低飞行器的重量和飞行阻力，提升飞行效率；设计电缆倾斜的执行器系统，降低可倾转推进系统的重量和效率；设计转子数量更少的推进系统，降低推进系统重量，增强有效载荷承载能力；提出螺旋桨冰块去除方案，通过平衡冰负载增强飞行安全性。代表专利包括US20250304250A1、US20250242911A1、US20250269954A1、US20250269969A1等。
二是提出冗余电气系统设计方案，增强eVTOL 飞行器的安全性和可靠性。具体地，提出成对布局的电池组设计方案，即为午夜设计了包含 6 个独立专用电池组的电源系统，每个电池组给对角的两个电机供电，配电系统还包括差动断开装置，可在紧急情况下安全断电并调用其他电池进行供电，提供了冗余的供电保障并提升了飞行可靠性和安全性；此外，还提出多通道隔离、智能切换的低压配电系统，通过备用电源统一调度与故障隔离机制，提升电气系统的可靠性和容错能力。代表专利包括US20230382543A1、US20240326599A1、US20250282484A1等。
三是研究热管理系统，增强推进和电源子系统性能的同时，提升 eVTOL 安全性。具体地，提出基于三角形凹坑的电推进系统热交换组件，有效解决相关热管理、振动和噪声等问题，同时提升飞行安全性；研究高压接线的温度监控方案，并通过调节电池组状态和电动推进单元解决过热风险，确保飞行器的安全性和飞行性能。代表专利包括 US20240162520A1、US12337983B1 等。
四是提升过驱动飞行控制系统的控制效率。具体地，提出面向 eVTOL 的智能飞行控制方法，通过实时优化并进行指令优先级分配，解决过驱动系统中多执行器协同控制的复杂性问题，实现安全舒适的飞行控制。代表专利包括US20250162708A1等。
此外，阿彻公司还于 2025 年 3 月 13 日宣布和大数据分析公司帕兰蒂尔（Palantir）加强人工智能技术合作，以进一步增强公司的规模化制造、空中飞行管控和飞行规划等能力。
综上，倾转旋翼构型午夜在商业化和军事化进程上均取得突破，阿彻公司重点针对产品性能优化进行了技术布局，包括通过推进系统优化提升推进效率，通过冗余电气系统和热管理策略提升飞行安全性、研究智能飞控系统降低飞行控制复杂度，通过结构轻量化设计增加飞行器承载能力等。
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