鈦合金在 eVTOL （電動垂直起降飛行器）中的應用

來源：知鈦

鈦合金在 eVTOL 中的應用正從傳統(tǒng)航空部件向智能化、復合化方向拓展，其在極端環(huán)境下的可靠性和輕量化優(yōu)勢使其成為動力系統(tǒng)、結(jié)構件及電池殼體的核心材料。隨著 3D 打印、EB 爐熔煉等技術突破，鈦合金的成本與性能平衡將進一步優(yōu)化，有望在 2030 年后成為低空經(jīng)濟的戰(zhàn)略材料之一。

典型案例

一、動力系統(tǒng)核心部件

Joby Aviation 的 3D 打印鈦合金電機

Joby 的 S4 機型采用 3D 打印鈦合金電機外殼，通過優(yōu)化結(jié)構設計將重量降低 30%，同時提升散熱效率。

普惠公司 GTF 發(fā)動機鈦合金渦輪葉片

普惠為 eVTOL 混合動力系統(tǒng)研發(fā)的鈦合金渦輪葉片，通過 3D 打印技術實現(xiàn)復雜冷卻通道設計，冷卻效率提升 40%，制造成本降低 25%。

二、極端環(huán)境部件創(chuàng)新

同塵低溫液氫儲供系統(tǒng)

國內(nèi)首個液氫驅(qū)動的噸級 eVTOL 采用鈦合金液氫儲供系統(tǒng)，結(jié)合高真空多層絕熱技術，實現(xiàn) 24 小時無蒸發(fā)損耗，可在 - 10℃至 57℃環(huán)境中穩(wěn)定運行。

Blueshift 熱防護系統(tǒng)（TPS）

Lilium 的量生產(chǎn)機型采用 Blueshift 的 AeroZero®TPS，專為鈦合金電池外殼設計，可承受 1200℃火焰沖擊 15 分鐘，熱失控傳播速度降低 90%。該系統(tǒng)厚度僅 1.2mm，重量比傳統(tǒng)防火材料輕 40%，已通過 EASA 認證，適用于高密度電池組的安全防護。

三、結(jié)構輕量化與可靠性提升

御風未來 M1B 的鈦合金優(yōu)化

御風未來 M1B 在動力系統(tǒng)和機身結(jié)構中大規(guī)模應用鈦合金，例如旋翼軸采用 TA15 鈦合金，在 - 253℃至 500℃寬溫域內(nèi)保持高強度，使航程提升 20%，并滿足消防應急場景的持續(xù)懸停需求。

晉升泰精密制造的起落架組件

晉升泰為 eVTOL 提供的鈦合金起落架精密組件，采用五軸聯(lián)動加工技術，精度達 ±0.005mm，可承受 5 倍于飛行器自重的沖擊載荷。

四、復合材料協(xié)同創(chuàng)新

鈦合金 / 碳纖維電池殼體

某專利中的碳纖維 - 鈦合金層板結(jié)構電池殼體，結(jié)合鈦合金的抗沖擊性（可承受 20J 沖擊能量）與碳纖維的輕量化（密度 1.6g/cm3），重量比傳統(tǒng)鋁合金殼體降低 30%，耐燃性通過 UL94 V-0 認證。

鈦合金 / Cr 涂層梯度材料

針對沿海高鹽霧環(huán)境，某 eVTOL 的機身框架采用鈦合金 / Cr 涂層梯度材料，表面硬度達 1200HV，鹽霧腐蝕 720 小時后無可見損傷，壽命周期成本比鍍鋅鋼降低 60%。該技術已通過中國民航局適航認證，適用于海島物流等特殊場景。

五、智能化制造突破

華曙高科的 3D 打印轉(zhuǎn)子

華曙高科為國際頭部 eVTOL 企業(yè) 3D 打印的鈦合金電機轉(zhuǎn)子，采用 0.7mm 薄壁和桁架結(jié)構，重量減輕 60%，耐疲勞性提升 50%。

鈦合金復雜結(jié)構一體化成型

某 eVTOL 的齒輪箱采用鈦合金整體成型技術，通過電子束冷床熔煉（EBCHM）工藝，將零件數(shù)量從 23 個減少至 1 個，重量降低 35%，制造成本下降 40%。該技術已通過 FAA 認證，適用于高功率密度傳動系統(tǒng)。


六、新興應用場景

醫(yī)療救援專用 eVTOL

某醫(yī)療救援 eVTOL 的擔架固定支架采用 TC4 鈦合金，通過生物相容性測試（ISO 10993），在 - 20℃至 40℃環(huán)境中保持強度穩(wěn)定性。其輕量化設計使飛行器有效載荷提升 12%，已在多個國家的緊急醫(yī)療服務中投入使用。

深?？瓶?eVTOL

某深?？瓶?eVTOL 的耐壓殼體采用 TA7 鈦合金，可承受 3000 米深海高壓（30MPa），腐蝕速率僅為不銹鋼的 1/10。該殼體與碳纖維浮力材料結(jié)合，使飛行器在深海環(huán)境中的續(xù)航時間延長至 8 小時，已完成馬里亞納海溝的科考任務。