产品介绍 | 宽速域电动螺旋桨
发布时间：
2025-10-10
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新闻资讯
编者按
近年来，低空经济作为国家战略性新兴产业迅速崛起，已成为推动航空科技革新与产业升级的重要引擎。在这一背景下，电动垂直起降飞行器（eVTOL）作为低空交通体系中的关键载体，对高效、可靠、宽速域运行的动力系统提出了迫切需求。
近日，由北京大学力学与工程科学学院研究员、北京大学南昌创新研究院（以下简称“北大南昌院”）研究员周超领衔的研发团队，依托国家及省级重点研发计划专项——“宽速域高效高可靠电动螺旋桨技术”与“高性能变几何航空电推进涵道风扇设计”等项目支持，在宽速域电动螺旋桨技术上取得关键突破，成功攻克了垂直起降与高速巡航等多工况下的动力匹配难题，为我国低空飞行器动力系统自主发展提供了重要技术支撑。
一、产品简介
低空产业的制造能力是低空经济发展的核心驱动力，其中低空发动机被誉为低空飞行器的“心脏”，其制造工艺复杂、技术壁垒高、产品附加值大，在产业链中占据关键地位。
在此背景下，团队致力于宽速域高效高可靠电动螺旋桨的研发工作。针对大范围桨距调节及多工况适应性需求，系统研究了来流条件等关键参数在大跨度范围内的变化对螺旋桨性能的影响规律，并深入揭示了电推进结构下螺旋桨叶尖泄漏流、轮毂二次流等内部流动特性，全面评估其气动性能。基于上述研究成果，团队成功推进了样机的设计与研制，并完成了系统的性能测试与验证工作，为后续在飞行器平台上的集成应用奠定了坚实技术基础。
通过持续攻关，团队已掌握宽速域高效变距螺旋桨性能设计技术及高集成度高性能电机设计技术，成功研制出可变距电动螺旋桨样机，并顺利开展地面试车台验证，整体技术达到国内领先水平。
二、技术要点
高性能低噪声变距螺旋桨设计技术
与传统直升机或固定翼飞机所使用的螺旋桨不同，eVTOL飞行器对螺旋桨在垂直起降与高速巡航等多模式下的综合性能提出了更为复杂的要求，而相关研究目前仍处于初步阶段。为此，研究团队基于先进的螺旋桨空气动力学分析方法（图1），发展出一套创新的三维叶片设计技术，在显著降低噪声的同时提升了气动效率，成功设计出能够兼顾垂直起降高推力需求与高速巡航低阻要求的高性能螺旋桨。该技术通过在不同飞行条件下实现精准的变距控制，有效解决了 eVTOL 螺旋桨在多重工况下的适应性难题，从而显著提升了飞行器的整体性能与任务能力。
图1 先进的螺旋桨空气动力学性能
高集成度高性能电机设计技术
目前，市面上的高性能电机主要面向电动汽车领域，而针对电动垂直起降飞行器（eVTOL）的专用电机研发仍较为欠缺。为此，团队面向eVTOL的特殊工况与性能需求，开发了一款与螺旋桨高度匹配的高性能电机，具备高转矩密度、高运行效率及卓越的功重比。该电机的设计突破了传统电动汽车电机的技术框架，围绕低空飞行器的应用场景进行了系统性优化，从而确保整个动力系统在复杂飞行任务中保持高效、可靠的动力输出。
图2 电机实物图
螺旋桨与电机动力总成一体化设计技术
在以往的研究与实践中，业界普遍采用电机与螺旋桨分别采购再行组装的模式，而团队从设计源头入手，实现了螺旋桨与电机的一体化集成设计与协同控制，使得二者在不同飞行工况下均能高效匹配、协同工作。该一体化技术不仅显著提升了动力系统的整体性能，更结合螺旋桨的来流特性开发了针对性的热控技术，有效保障了电机在高功率运行状态下的可靠性与稳定性。
图3 组装模拟图与实物图
三、应用场景
航空领域：通用航空飞行器、电动垂直起降飞行器（eVTOL）动力、无人机长航时飞行。
海事领域：用于高速船舶主推进、水上救援艇动力，支持海洋勘探、科考等。
军事领域：军用无人机动力提供、小型舰艇推进、水下潜航器动力系统组成。
特种作业领域：高空作业平台动力保障、应急救援飞行器动力输出、极地考察交通工具动力支撑。
四、市场前景
宽速域电动螺旋桨产业化项目致力于突破低空飞行器核心动力系统的关键技术，在国内相关领域仍处于发展初期的背景下，率先完成了原理样机的自主研发，并构建了完整的全流程正向研制能力。目前，项目已成功推进至电动螺旋桨推进系统的初步性能测试阶段，系统在额定功率不低于80kW的关键指标上表现稳定，同时在基准桨距角及多转速工况下的推力与功率特性均符合预期设定。数值模拟与实验数据的高度一致性，有力验证了系统设计的可靠性以及仿真模型的精准度，为后续产品化奠定了扎实的技术根基与显著的经济潜力。
在产品战略层面，项目前瞻性地规划了系列化功率布局，计划于2025至2027年间分阶段推出覆盖80kW级、40kW以下级、200kW级乃至500kW级的电动螺旋桨系统，旨在适配不同量级的eVTOL飞行平台，精准响应未来低空交通多样化应用场景的需求。
面对低空经济这一具备十万亿级规模的战略性新兴产业，本项目依托坚实的技术积累、清晰的系列化产品路径以及高效的团队执行力，已构筑起显著的竞争壁垒与产业化前景。我们诚挚期待与各界合作伙伴携手，共同把握低空经济发展的历史性机遇，引领电动航空动力技术的创新突破，一道开创低空经济的新篇章。
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