钛合金在 eVTOL （电动垂直起降飞行器）中的应用

来源：知钛

钛合金在 eVTOL 中的应用正从传统航空部件向智能化、复合化方向拓展，其在极端环境下的可靠性和轻量化优势使其成为动力系统、结构件及电池壳体的核心材料。随着 3D 打印、EB 炉熔炼等技术突破，钛合金的成本与性能平衡将进一步优化，有望在 2030 年后成为低空经济的战略材料之一。

典型案例

一、动力系统核心部件

Joby Aviation 的 3D 打印钛合金电机

Joby 的 S4 机型采用 3D 打印钛合金电机外壳，通过优化结构设计将重量降低 30%，同时提升散热效率。

普惠公司 GTF 发动机钛合金涡轮叶片

普惠为 eVTOL 混合动力系统研发的钛合金涡轮叶片，通过 3D 打印技术实现复杂冷却通道设计，冷却效率提升 40%，制造成本降低 25%。

二、极端环境部件创新

同尘低温液氢储供系统

国内首个液氢驱动的吨级 eVTOL 采用钛合金液氢储供系统，结合高真空多层绝热技术，实现 24 小时无蒸发损耗，可在 - 10℃至 57℃环境中稳定运行。

Blueshift 热防护系统（TPS）

Lilium 的量生产机型采用 Blueshift 的 AeroZero®TPS，专为钛合金电池外壳设计，可承受 1200℃火焰冲击 15 分钟，热失控传播速度降低 90%。该系统厚度仅 1.2mm，重量比传统防火材料轻 40%，已通过 EASA 认证，适用于高密度电池组的安全防护。

三、结构轻量化与可靠性提升

御风未来 M1B 的钛合金优化

御风未来 M1B 在动力系统和机身结构中大规模应用钛合金，例如旋翼轴采用 TA15 钛合金，在 - 253℃至 500℃宽温域内保持高强度，使航程提升 20%，并满足消防应急场景的持续悬停需求。

晋升泰精密制造的起落架组件

晋升泰为 eVTOL 提供的钛合金起落架精密组件，采用五轴联动加工技术，精度达 ±0.005mm，可承受 5 倍于飞行器自重的冲击载荷。

四、复合材料协同创新

钛合金 / 碳纤维电池壳体

某专利中的碳纤维 - 钛合金层板结构电池壳体，结合钛合金的抗冲击性（可承受 20J 冲击能量）与碳纤维的轻量化（密度 1.6g/cm3），重量比传统铝合金壳体降低 30%，耐燃性通过 UL94 V-0 认证。

钛合金 / Cr 涂层梯度材料

针对沿海高盐雾环境，某 eVTOL 的机身框架采用钛合金 / Cr 涂层梯度材料，表面硬度达 1200HV，盐雾腐蚀 720 小时后无可见损伤，寿命周期成本比镀锌钢降低 60%。该技术已通过中国民航局适航认证，适用于海岛物流等特殊场景。

五、智能化制造突破

华曙高科的 3D 打印转子

华曙高科为国际头部 eVTOL 企业 3D 打印的钛合金电机转子，采用 0.7mm 薄壁和桁架结构，重量减轻 60%，耐疲劳性提升 50%。

钛合金复杂结构一体化成型

某 eVTOL 的齿轮箱采用钛合金整体成型技术，通过电子束冷床熔炼（EBCHM）工艺，将零件数量从 23 个减少至 1 个，重量降低 35%，制造成本下降 40%。该技术已通过 FAA 认证，适用于高功率密度传动系统。


六、新兴应用场景

医疗救援专用 eVTOL

某医疗救援 eVTOL 的担架固定支架采用 TC4 钛合金，通过生物相容性测试（ISO 10993），在 - 20℃至 40℃环境中保持强度稳定性。其轻量化设计使飞行器有效载荷提升 12%，已在多个国家的紧急医疗服务中投入使用。

深海科考 eVTOL

某深海科考 eVTOL 的耐压壳体采用 TA7 钛合金，可承受 3000 米深海高压（30MPa），腐蚀速率仅为不锈钢的 1/10。该壳体与碳纤维浮力材料结合，使飞行器在深海环境中的续航时间延长至 8 小时，已完成马里亚纳海沟的科考任务。