熠速eVTOL RCP&HIL连载方案——飞行控制

熠速eVTOL RCP&HIL解决方案

推进系统RCP&HIL解决方案

航电系统RCP&HIL解决方案

低空经济已成为多国战略性新兴产业，我国政策支持力度强劲。国家层面将低空经济深度嵌入战略性新兴产业核心发展体系。2025年，空域管理改革持续深化，国家和地方相继发布了涉及空域开放、通航产业支持、低空基础设施等多维度的利好政策，为eVTOL及其测试验证行业营造了良好的发展环境。

适航认证体系是eVTOL整机及核心系统（如飞控、动力）商业化前必须跨越的门槛。eVTOL电控系统需要严格遵循航空领域的适航要求（如DO-178、DO-254和DO-160等标准），这些标准对软件和硬件都有较高要求。RCP（快速控制原型）和HIL（硬件在环测试）作为开发和验证符合适航标准的关键工具，其需求与适航审定要求紧密关联。

eVTOL市场规模的快速增长是驱动RCP和HIL解决方案需求的直接动力。根据波士顿咨询公司发布的《2025中国载人eVTOL行业白皮书》分析，截至2025年，全球eVTOL市场规模预计达280亿美元，其中中国市场占比18%。预计到2040年，中国载人eVTOL市场将达410亿美元，年销量16万台。

eVTOL保有量与电控系统市场

eVTOL保有量的提升将直接带动其核心部件电控系统的市场需求。2023年中国eVTOL总保有量约为0.39万架，预计到2030年将上涨至3.87万架。eVTOL电控系统作为RCP和HIL测试的重要对象，其市场空间也随之扩张。预计到2030年底，国内eVTOL累计需求量约为1.6万架，假设单机电控价值20万元，则对应国内eVTOL电控系统市场空间达32亿元（数据来源于华经产业研究院）。

RCP&HIL释放成本压力

eVTOL行业目前面临可持续性商业模式的挑战。消费端市场需求目前主要依赖政府采购（G端）、B端力量拉动，促使eVTOL整机及系统供应商更加关注研发效率和成本控制。RCP和HIL解决方案能通过虚拟仿真和快速迭代，显著减少物理样机的次数和昂贵的实飞测试，帮助企业在适航取证过程中降低研发成本、加速上市时间。因此，经济性考量将成为企业选择RCP/HIL解决方案的重要动因。

安全是核心

eVTOL作为一种新型交通工具，其安全性是公众接受的首要前提。HIL测试在实验室环境中模拟各种极端工况和故障状态，能全面验证飞控系统、电池管理系统（BMS）等关键部件的可靠性和容错能力。通过HIL进行的充分测试是向监管机构、运营方和公众证明eVTOL安全性的重要手段，有助于建立社会信任。

应用场景的拓展

eVTOL的应用将从当前的农业植保、巡检等逐步拓展，预计2028年左右eVTOL有望在旅游观光场景规模化运营，2030年后切入城市短途交通。不同的应用场景对飞行器性能和控制系统提出了差异化的要求。RCP技术允许开发者快速迭代控制算法，灵活适配各种预期中的应用场景（如医疗急救运输、物流运输、交通出行、航空旅游）和飞行模式，从而更好地满足未来的社会需求。

人才需求与储备

eVTOL及其测试验证是一个多学科交叉的领域，涉及航空、自动化、计算机、电子信息、材料等诸多专业。行业存在较高的人才壁垒。随着产业发展，对具备相关专业技能的人才需求日益迫切，这也对RCP和HIL解决方案的易用性和工程师培训提出了要求。

技术发展直接驱动着RCP与HIL解决方案的进步，以满足eVTOL领域独特的技术挑战所带来的需求。

eVTOL的技术瓶颈与测试需求

eVTOL在续航能力、电池安全性能以及集群控制算法等关键技术领域仍存在成熟度瓶颈。例如，电池技术的产业化进程面临挑战，而复杂场景下的集群控制算法稳定性也有待提升。eVTOL电机需要高电压体系来支持其高推进功率，其电控系统需具备高压耐受性并采取严格的安全措施。这些技术挑战使得全面、高效、可靠的测试验证至关重要。HIL测试允许在安全、可控的实验室环境中对BMS、MCU、飞控系统等核心部件进行极端工况和故障注入测试，这是实飞测试难以充分覆盖的。RCP则能加速飞行控制律、能量管理策略等算法的开发与迭代优化。

电控系统技术趋势

eVTOL电控系统本身的技术发展也深刻影响着测试验证的需求：

提高电机控制器控制精度：对控制算法的测试验证要求更高。

SiC（碳化硅）电控有望加速渗透：SiC器件带来更高效率、更高功率密度，但其动态特性和可靠性需要更精细的HIL测试验证。

电控系统综合化、集成化发展：倾向于将多个功能域（如动力分配、电池管理、飞行控制）集成到更强大的计算平台中。这增加了系统的复杂性，要求HIL系统具备更高的集成度和更复杂的模型来应对跨域交互的测试。

HIL/RCP技术自身的演进

模型精度与实时性：

HIL测试的可靠性高度依赖于被控对象（如电机、电池、作动器）模型的精度和仿真系统的实时性能力。需要发展更高保真度的模型和保证复杂模型下的硬实时性能。

与MBSE的融合：

基于模型的系统工程（MBSE）是复杂航空系统研发的重要趋势。HIL和RCP需要更好地与MBSE流程和工具链集成，实现从需求、设计、仿真到测试验证的闭环。

测试覆盖性与自动化：

面对eVTOL系统复杂性的增加和适航审定的要求，需要扩大测试覆盖性，发展更智能的自动化测试用例生成和结果分析能力，以提高测试效率。

支持集群与空域集成测试：

未来低空交通将涉及多飞行器集群运行和空域集成。HIL系统可能需要向多节点、分布式协同测试方向发展，以验证多机交互和空管通信避障算法的有效性。

eVTOL的核心系统主要系统

飞行控制系统：

飞控计算机、传感器、执行器

能源系统：

动力电池/燃料电池、电池管理系统、高压配电系统

推进系统：

电机及控制器、齿轮机构、螺旋桨

航电系统：

GPS、数据链、传感器

可提供飞控系统控制器的快速控制原型开发和硬件在环仿真测试平台，可满足飞控系统的数字化实时仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

可提供能源管理系统（如电池管理系统、燃料电池控制系统）的快速控制原型开发和硬件在环仿真测试平台，可满足能源管理系统的数字化实时仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

可提供推进控制系统（如电机控制器）的快速控制原型开发和硬件在环仿真测试平台，可满足推进控制系统的数字化实时仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

可提供航电接口或协议仿真测试平台，可满足航电系统的数字化仿真测试、半物理仿真测试以及多系统的联合仿真测试。

eVTOL的开发涉及多个关键环节，从概念设计到适航认证，再到最终的商业运营。为了确保上述环节的安全性、可靠性和高效性，熠速的方案采用系统工程方法（如V流程）来指导开发，结合仿真、地面测试和试飞验证等方式进行测试：

熠速的开发和测试方案涵盖从需求分析到飞行测试的完整周期，其应用有助于eVTOL实现高效开发、降低成本，加速适航认证进程的目标。此外，基于模型的设计方法（MBD：Model-Based Design）是一种基于仿真和模型驱动的系统开发方法，是eVTOL开发中的关键方法之一，相比较传统开发流程，其优势如下：

基于模型的设计采用统一的开发和测试平台: MATLAB/Simulink ，产品开发从需求分析阶段就开始验证，并做到持续不断的验证和测试。在产品开发的初级阶段，开发者可以把主要精力放在算法和测试用例的研究上，嵌入式代码和验证过程留给MATLAB/Simulink来自动化完成。

上述V流程中在系统开发阶段，可以使用熠速的实时仿真设备快速实时验证软件算法功能。RCP，可以理解为万能控制器。在开发早期阶段，开发设计人员在Simulink或者其他仿真软件中离线验证控制算法逻辑功能，离线验证之后可通过Simulink等软件工具将控制算法部署到实时仿真机中，仿真机中包含与被控硬件系统连接所需的I/O或总线接口，如此构成控制器的硬件和软件，快速验证控制逻辑的设计及功能。

熠速的RCP可被应用于飞控系统、推进系统、能量管理系统、航电系统等算法验证中，并具有如下优势： 

熠速的RCP助力开发团队快速搭建和测试控制算法，无需手写代码，无需等待硬件完全成熟，从而缩短开发时间。

助力研发团队大幅缩减控制算法和硬件开发周期。

针对不同系统的开发，配备丰富的的I/O或总线接口，部署不同的控制算法模型即可实现不同控制器功能的实现，可一机多用。

使用RCP，可以在研发初期发现和解决潜在问题，避免后期高成本的修改。

在控制器完成软硬件集成之后，熠速提供的硬件在环仿真（HIL，Hardware-in-the-Loop）测试系统将助力研发团队进入验证阶段。具体而言，该系统运用实时仿真设备模拟诸如整机、电机、电池包等被控对象。在实际测试台架搭建完成或整机就位前，测试人员可利用 Simulink 或其他仿真软件构建被控对象模型，并借助 Simulink 等软件工具，将所构建的被控对象模型部署至实时仿真机中。实时仿真机配备有与被测控制器连接所需的 I/O 或总线接口，以此构建起待测控制器的闭环测试环境，进而对真实的待测控制器的设计方案及功能进行全面验证。 

在eVTOL系统测试过程中，HIL可被应用于飞控系统、推进系统、能量管理系统、自动驾驶等系统控制器的测试中，其相比传统测试方式具有如下优势：

可首先对控制单元软硬件进行实验室的测试，测试验证台架和实飞行测试项目之外大部分功能，大幅缩短产品开发的测试时间。

在不损坏设备的情况下，进行超出正常参数或被控对象能力范围的极限测试。

在实验中即可进行故障的模拟，验证控制器保护功能。

熠速的自动化测试软件可实现批量测试用例的自动化执行和报告自动生成。帮助研发团队充分释放人力资源，大幅降低用人成本，赋能年轻团队成员轻松、快速形成研发力量。

相比实物测试，HIL可以减少对昂贵测试设备（如风洞试验、全尺寸飞行测试）的依赖，大幅降低测试成本，同时能够重复进行各种测试，提高测试覆盖率。

综上，对于eVTOL研发团队而言，通过使用熠速的RCP和HIL系统，可缩短系统开发和测试周期，扩大测试领域，降低开发和验证成本，提高系统的安全性和可靠性，加速认证，加速商业化落地。

熠速在航空航天和新能源汽车领域拥有覆盖RCP开发和HIL测试的完整软硬件产品、丰富的实施经验和大量用户案例，可为eVTOL的半实物仿真开发和测试提供一站式交钥匙解决方案。

由实时仿真机和信号调理组成。

 实时仿真机快速控制原型系统的硬件核心，采用X86架构，CPU中加载实时操作系统，可实时计算飞控算法。通过PCIe总线拓展各种类型的I/O和总线板卡，可用于连接外部传感器和执行器，板卡的种类和数量选择取决于飞控实际所需的接口。

对于和传感器以及执行器规格不匹配的信号，可采用信号调理模块进行调理转换实现。

安装建模仿真软件、I/O驱动库、试验管理软件和自动化测试软件。

Simulink，支持使用FMU的形式导入第三方建模软件模型。

实时仿真机的所有接口和硬件配置通过I/O驱动库在Simulink模型中图形化实现，模型搭建完成之后，可通过Simulink进行自动代码生成并编译为实时机可用的可执行文件。上位机电脑通过以太网和实时仿真机连接。

用于对实时机、测试工程进行配置和管理，提供丰富的图形化GUI界面，无代码实现信号数据观测、记录以及参数在线调整。

飞控控制对象，即试验台架或是实机。

由实时仿真机、程控直流电源、负载模拟/真件、信号调理和故障注入组成。

作为HIL台架的硬件核心，熠速提供的实时仿真机采用X86架构，CPU中加载实时操作系统，可实时计算eVTOL的动力学，环境等模型。通过PCIe总线拓展各种类型的I/O和总线板卡，可用于模拟传感器和执行器信号，连接真实飞控。板卡的种类和数量选择取决于飞控实际所需的接口。

模拟控制器的低压直流供电。

模拟执行器负载，可以通过电阻等虚拟负载的形式模拟，或者直接使用真实负载如舵机和实时仿真虚实结合，可以更精确模拟被控对象。

传接到连接线束中，可实现控制器线束的开路、短路电气故障的模拟，测试控制器的诊断功能。

对于和飞控连接不匹配的信号，可采用信号调理模块进行调理转换实现。

安装建模仿真软件、I/O驱动库、试验管理软件和自动化测试软件。

Simulink，支持使用FMU的形式导入第三方建模软件模型。

实时仿真机的所有接口和硬件配置通过I/O驱动库在Simulink模型中图形化实现，模型搭建完成之后，可通过Simulink进行自动代码生成并编译为实时机可用的可执行文件。上位机电脑通过以太网和实时仿真机连接。

用于对实时机、测试工程进行配置和管理，提供图形化的GUI界面，无代码实现信号数据观测、记录以及参数在线调整。

图形化创建测试用例，批量化执行测试用例并生成测试报告。

需要测试的真实飞控。

【关于熠速】

上海熠速信息技术有限公司，2017年3月成立于中国上海，是一家持续和快速成长的高新技术企业，2022年底获得国家“高新技术企业”证书。

熠速围绕嵌入式系统开发和测试，为用户提供硬件在环仿真系统(HIL)、快速控制原型（RCP）、电机控制算法开发、嵌入式数据库等覆盖各类控制器的解决方案。

目前熠速在北京、南京、西安、合肥、重庆、成都、广州、深圳都设有分公司，服务当地片区客户。熠速坚持“以客户为中心、为客户创造价值”的宗旨，第一时间为您提供优质且专业的服务！