电动垂直起降飞行器（eVTOL）凭借对垂直空间的利用和高行驶速度成为解决城市拥堵的希望。但它究竟是绿色救星，还是气候负担？本研究为eVTOL进行了“从摇篮到大门”以及“从油井到车轮”的全生命周期评价。结果表明，当前eVTOL每人每公里碳排放是电动汽车的近两倍，这主要源于飞行阶段的高能耗。随着电池技术突破（500Wh/kg）和电力系统脱碳（0.10 kg CO₂-eq/kWh），飞行汽车有潜力实现接近路面电动车的平均排放水平。本研究为这场立体交通变革提供了关键的减碳路线图，指明了未来飞行汽车发展的广阔空间。

中文标题：飞行汽车是绿色出行吗？一场效率与排放的权衡游戏

英文原题：Adopting electric vertical takeoff and landing aircraft for green transport transformation

通讯作者：

郝瀚，清华大学车辆与运载学院

第一作者：

刘铭，清华大学车辆与运载学院

关键词：飞行汽车；电动汽车；生命周期评价；温室气体排放；绿色交通

背景介绍

电动垂直起降飞行器（eVTOL）作为“飞行汽车”的雏形，凭借其高速率和空间灵活性，被视为重塑未来城市交通体系的关键技术方向。以深圳至珠海的跨海航线为例，eVTOL可将2小时的地面车程缩短至20分钟。然而，高速度的代价是高能耗，克服重力飞行的单位里程推进能耗可达地面电动车的3.5倍。这种“以能耗换效率”的特性，使得eVTOL的环保属性备受质疑。在碳中和目标驱动全球交通转型的背景下，飞行汽车的部署究竟是气候负担还是绿色机遇，亟待严谨的量化评估。

研究成果

针对这一问题，清华大学研究团队建立了一套全生命周期评估框架，系统涵盖了eVTOL的燃料循环（电力生产、输配、使用）与车辆循环（材料开采、部件制造、整机组装）两大环节。与以往仅关注运行阶段的研究不同，本研究在制造阶段考虑了高频电池更换带来的环境成本，从而能够更全面地评估eVTOL的实际排放，并与道路汽车进行对比。

图1：飞行汽车与各类道路汽车的生命周期碳排放对比。

基于一架四座、续航100公里的eVTOL构型，研究首先对飞行器的质量分解进行了详细建模。由于飞行对推进功率的极端需求，电机额定功率高达366 kW，远超同类地面电动车。图2d揭示了一个关键制约因素：在高频次运营条件下，一块循环寿命为2000次的NCM电池仅约半年即达到80%健康状态阈值。这意味着在eVTOL的10年服役期内，电池需更换约20次，电池制造环节的排放由此被成倍放大。

图2：eVTOL生产阶段的温室气体排放核算

在排放核算的基础上，图1将eVTOL与各动力类型道路汽车的全生命周期碳排放进行了系统对比。从单车总排放看，eVTOL以1433吨CO₂-eq的排放量远超地面车辆，但这一差距主要源于运营强度的差异：eVTOL生命周期累计里程超400万公里，约为私家车的20倍。当排放量按“每人每公里”平摊后，eVTOL的碳足迹降至0.24千克，已与燃油车（0.23千克）基本持平。eVTOL的环保表现显著依赖于电网清洁程度：在法国等低碳电力主导的国家，其碳排放甚至已低于纯电动车。

研究进一步量化了多项减排措施的潜力。当电网排放因子降至0.10 kg CO₂-eq/kWh时，eVTOL可与纯电动车实现碳排放持平；将电池比能量提升至500 Wh/kg可使eVTOL碳排放降至0.15 kg CO₂-eq。敏感性分析则表明，提高负荷因子是最具立竿见影效果的运营减排措施，20%的载客率提升可带来16.7%的碳减排。

未来方向

本研究目前聚焦于单一eVTOL构型（倾转旋翼），未来可拓展至多旋翼等其他构型的碳排放评估。此外，不同应用场景（城内通勤、城际接驳、机场摆渡等）可能带来差异化的排放结果，有待进一步探索。

主要作者简介

郝   瀚     清华大学车辆与运载学院长聘副教授、副院长，主要从事低碳交通领域的教学科研工作。

刘   铭     清华大学车辆与运载学院博士。研究方向为难减排部门技术评价及路径研究。

引用本文

Ming Liu, Han Hao, Yong Geng, et al. Adopting electric vertical takeoff and landing aircraft for green transport transformation. Fundamental Research, 6 (4) (2026)  2621-2633.

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325825001918

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