E20 eVTOL从垂直起飞，到倾转加速、以固定翼形态爬升、巡航、下降，再到倾转减速、垂直降落，全机结构在不同飞行阶段始终承受着不同形式的载荷，包括惯性载荷、气动力、动力系统载荷等。复杂多样的飞行状态和受力环境，对航空器结构设计提出更高要求。因此，在航空器研发过程中，有一项工作从设计之初便开始，并贯穿分析、试验与飞行验证全过程——结构强度工程。

        如果把一架eVTOL比作一个人，那么结构就是它的“骨骼”，结构强度设计所要解决的核心问题，就是这副“骨骼”是否足够坚固、稳定，能否承受航空器运行过程中可能遇到的各种载荷，并在全寿命周期内保持可靠且稳定的结构性能。对于载人eVTOL而言，结构强度是保障航空器安全运行的重要基础。

        本期”一文读懂”，我们将聚焦E20 eVTOL的结构强度研发，从材料选择、结构设计、载荷分析、强度计算，到层层试验，解析E20 eVTOL轻而坚韧的“骨骼”是如何一步步炼成的。

一、搭建贯穿研发全程的结构强度工程体系

        对于一架航空器而言，结构强度并不是制造完成后再进行的一项“检查”， 而是一项从设计之初便开始，并贯穿研发全过程的系统工程。

        研发团队首先依据航空器设计目标和适航要求，明确E20 eVTOL需要覆盖的飞行状态和载荷工况。在此基础上，结构设计与强度设计协同推进：一方面开展结构总体、传力路径的设计工作；另一方面结合相应载荷工况，对结构进行静强度、稳定性、疲劳及动强度等分析，并随着概念设计、初步设计和详细设计的推进持续迭代。

        随后，研发团队通过相应的试验对结构设计和分析结果进行验证，并通过大量的试飞测试持续积累真实飞行环境下的载荷、飞行状态及整机运行数据，最终将相关数据反馈至后续分析和结构设计中。

        由此，时的科技形成了从需求与工况定义，到结构设计、强度分析、试验验证，再到飞行数据反馈与优化迭代的结构强度工程体系，使设计、分析、试验与真实飞行数据形成持续闭环。

二、高性能碳纤维复合材料，打造E20 eVTOL轻而坚韧的“骨骼”

      结构材料的性能直接决定整机结构的重量水平与承载能力。E20 eVTOL全机采用T800级碳纤维复合材料，依托其优异的比强度、比刚度与可设计性，在控制结构重量的同时满足结构承载与刚度要求，兼顾轻量化与结构可靠性。

1.全机T800级碳纤维复合材料，兼顾高强度与轻量化：

        E20 eVTOL全机采用T800级碳纤维复合材料。凭借较高的比强度和比刚度，碳纤维复合材料能够在满足结构承载与刚度要求的同时，有效控制结构重量。

        E20 eVTOL所采用材料的比强度达到1700MPa/(g/cm3）, 约为高强钢材的9倍，普通钢材的44倍；比刚度达到110 GPa/(g/cm3），约为钢的4倍。

        在满足结构性能要求的基础上，更高的比强度和比刚度为结构轻量化设计奠定了坚实基础，并为有效载荷、航程等整机性能的优化提供了更多设计空间，有助于提升整机的综合运营性能。

2.定制化铺层，实现材料性能与结构受力精准匹配：

        区别于传统金属材料各向同性的固定力学特性，碳纤维复合材料具备极强的结构可设计性。时的科技针对E20 eVTOL框、梁、肋等不同结构的传力特性，对纤维铺层方向、角度和层数进行定制化设计，使材料性能更好地匹配实际载荷需求，在满足结构强度与刚度要求的同时，进一步提升结构利用效率。

3.优异耐久性能，严控损伤风险：

        碳纤维复合材料具备良好的抗疲劳和耐腐蚀性能，有利于适应航空器长期运行及复杂环境下的使用需求。在发挥材料性能优势的同时，时的科技在E20 eVTOL结构设计与验证阶段，进一步将冲击损伤、疲劳及损伤容限等因素纳入分析与验证，为结构可靠性提供支撑。

三、结构设计与强度设计，让E20 eVTOL的“骨骼”既合理承力，也经得起验证

        如果说高性能复合材料决定了E20 eVTOL“骨骼”的“骨质”，那么结构设计与强度设计，决定的就是这副“骨骼”如何构成、如何高效承载，并最终形成一套清晰、可靠的传力体系。

        研发团队依据设计需求及适航要求，对所有载荷情况进行系统梳理，在此基础上，结构设计与强度设计同步展开，一方面，围绕整体布局、传力路径、材料选择等进行结构方案设计；另一方面，通过静强度、稳定性、疲劳及动强度等分析，对不同结构方案进行评估，最终通过设计与分析，使机体结构实现同时满足几千种临界载荷工况的综合最优解。

        结构设计与强度分析在这一过程中持续相互反馈、迭代优化，包括局部结构调整，复合材料铺层设计，以及重量重新分配等等，逐步完善E20 eVTOL的结构方案，打造一副轻而坚韧的“骨骼”。

四、搭建“积木式”试验验证体系，逐级验证结构性能

        围绕E20 eVTOL结构研发，时的科技建立了从材料级、典型构件级、部件级到整机级的“积木式”试验验证体系，不同层级承担不同的验证任务，分析所用的参数均基于试验数据结果：从材料基础性能，到关键结构特征，再到部件和整机验证，通过层层试验保证结构可靠性和稳定性。

        这种分层验证的意义，不只是“把试验从小做到大”，而是让结构设计建立在一条完整的数据链路之上。

1.材料级：建立基础性能数据

        材料性能是结构设计和强度分析的基础。研发团队通过相应的材料级试验，获取强度、刚度等关键设计性能数据，为结构设计、强度分析以及更高层级的验证提供理论输入。

        以高湿环境力学性能试验为例，时的科技在比实际运营环境更严苛的温湿度条件下开展试样测试，评估不同环境条件对材料性能的影响，为材料设计值的建立提供数据支撑。

2.典型构件级：验证关键结构特征

        航空器初步结构设计方案的传力特性会受到结构形式、连接方式、铺层设计以及局部结构特征等因素影响。因此在材料级数据基础上，时的科技选取具有代表性的典型构件，围绕连接、载荷传递、局部强度及结构稳定性等关键特征开展分析与试验，并将实测试验结果与前期计算结果进行对比，验证相应结构设计与分析方法。

        如果说材料级试验关注的是“材料本身的性能”，那么典型构件级试验进一步回答的是：当材料按照具体结构形式进行设计、连接和组合后，能否按照设计预期承载和传力。

3.部件级：验证完整部段结构的承载能力

        当验证对象从局部结构扩大到机翼、机身、尾翼、起落架等完整部件后，需要进一步验证其在实际受力情况下能否达到设计要求。

        在这一层级，时的科技会根据不同部件的结构承力特性，筛选临界试验载荷工况，并开展相应试验，重点观察部件在受力后的应力应变曲线、变形曲线，并将试验结果与计算结果进行对比。

        以部分代表性试验为例，在起落架相关试验中，研发团队通过静力加载模拟起落架实际载荷情况，对比理论分析与试验数据，验证起落架设计符合性。

        在机翼结构静力试验中，研发团队根据E20航空器设计特征及倾转特性进行试验工装夹具设计，模拟飞行中的受力状态，验证机翼的应变和变形情况。试验结果表明，机翼结构强度满足设计要求，充分验证了强度分析结果的准确性，也为后续结构设计优化提供了参考依据。

4.整机级：综合验证完整机体的结构性能

        整机级试验是设计的一次“大考”，是对结构设计和强度分析的最终检验，只有通过这项检验才能保证后续飞行试验的安全性。

        2025年3月，E20 eVTOL 完成机体强度试验。试验过程中，时的科技使用多通道协调加载系统，将数十个作动器按照预设工况对机体施加载荷，并利用数百个应变片实时采集结构应变与变形数据。最终，试验结果与前期仿真分析结果的误差控制在3%以内，验证了 E20 eVTOL 结构分析模型与实物响应的一致性，相关试验数据也持续用于模型校核和结构设计优化。

        从材料级、典型构件级、部件级到整机级试验，不同层级获得的数据不断回到设计端，用于校核模型、优化方案，再进入下一轮验证。通过“积木式”验证体系，时的科技将复杂的整机结构拆解为一项项可分析、可试验、可校核的工程任务，并最终汇聚成对E20 eVTOL整机结构性能的系统验证。

一副轻盈且坚韧的“骨骼”，

建立在不断地迭代设计、分析、试验

与真实飞行数据持续相互印证的工程体系之上。

        从T800级碳纤维复合材料、定制化铺层、载荷分析、结构设计、强度计算，再到层层试验与飞行数据反馈，时的科技把每一个环节串联起来，将结构性能落实到一项项可计算、可验证、可持续迭代的工程工作中。

这背后所体现的，

是时的科技完善的结构强度研发与验证能力，

是时的人践行的工程理念，

是E20 eVTOL走向适航取证，

并迈向安全、可靠的商业化运行的坚实基础。