描繪城市低空經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖,eVTOL開啟低空交通革命風(fēng)口
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低空經(jīng)濟(jì)豐富多樣的產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用價值將輻射到萬億市場。 在國家級政策或工作會議上,多次提到低空經(jīng)濟(jì)。低空經(jīng)濟(jì)依托低空空域,輻射帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展,其下游包括工農(nóng)林漁、建筑、科學(xué)實驗、教育文體、交通運(yùn)輸?shù)取?jù)預(yù)測,2023年我國低空經(jīng)濟(jì)市場規(guī)模將達(dá)到4633億元,2024年將達(dá)到5030億元。
在低空經(jīng)濟(jì)中,EVTOL是一個重要的載體,其應(yīng)用價值廣泛,綜合優(yōu)勢顯著。 低空立體交通結(jié)構(gòu)將有效改善城市道路擁堵,提高中短途城際交通效率,在客運(yùn)、貨運(yùn)、醫(yī)療救援、景區(qū)旅游等場景中具有廣泛的應(yīng)用價值。在這些應(yīng)用領(lǐng)域,EVTOL具有防擁擠、跨障礙、節(jié)省時間、減少排放、降低噪音、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點。
多種旋翼結(jié)構(gòu)的復(fù)合翼和旋翼結(jié)構(gòu)具有明顯的商業(yè)化優(yōu)勢。 EVTOL的技術(shù)路線主要是多旋翼、升力和巡航復(fù)合(復(fù)合翼)、矢量推力(傾斜旋翼)。多旋翼EVTOL適用于短航程任務(wù),推力矢量EVTOL適用于較長的航程任務(wù)。如果電池技術(shù)發(fā)展到一定程度,更明顯的優(yōu)勢是復(fù)合翼和傾斜旋翼的結(jié)構(gòu),更容易商業(yè)化。
EVTOL正處于從設(shè)計理念向商業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)變的階段。 目前,EVTOL產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展階段,市場相對初期。隨著國內(nèi)外各種適航認(rèn)證的發(fā)放和商業(yè)運(yùn)營的試點,EVTOL航空器產(chǎn)業(yè)化正式從0到1進(jìn)入1到N的新階段。2024年,作為商業(yè)化的第一年,許多主流制造商獲得了大量的新訂單、經(jīng)營權(quán)和試點資格。
EVTOL企業(yè)的核心競爭力是適航資質(zhì)、電池和整機(jī)R&D能力。適航證書是檢驗商品是否具有商業(yè)化能力的唯一依據(jù),自動航行功能是eVTOL行業(yè)競爭的新維度。EVTOL公司應(yīng)具備垂直供應(yīng)鏈的能力,從而實現(xiàn)從上游原材料、關(guān)鍵部件和控制系統(tǒng)的全鏈路自主開發(fā),抓住市場機(jī)遇。
根據(jù)澎湃新聞報道,4月7日,中國民航局向億航智能頒發(fā)了EH216-S無人駕駛飛機(jī)系統(tǒng)生產(chǎn)許可證。(PC),這是世界上第一個載人eVTOL生產(chǎn)許可證,標(biāo)志著我國eVTOL產(chǎn)業(yè)進(jìn)入量產(chǎn)階段。
巧合的是,近日,上海峰飛航空科技正式將首架盛世龍eVTOL交付給日本AAM(先進(jìn)空中交通)先鋒運(yùn)營商,用于城市空中交通展示航行,并在2025年大阪世博會上全力推進(jìn)eVTOL演示飛行目標(biāo)。這也是世界上第一架民用噸級eVTOL航空器的交付。低空經(jīng)濟(jì)再次引起市場關(guān)注。
第一,加快低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展
(一)簡述低空經(jīng)濟(jì)
《2024年政府工作報告》指出,“低空經(jīng)濟(jì)有望作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)迎來重大發(fā)展機(jī)遇,積極打造低空經(jīng)濟(jì)等增長引擎,培育新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)”。
低空經(jīng)濟(jì)是指在垂直高度1000米以下,根據(jù)實際需要延伸至3000米以下的低空域,依托垂直起降飛機(jī)和無人駕駛飛機(jī),帶動相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的綜合經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài),以載人、載貨等作業(yè)等多場景低空飛行活動為牽引。
低空經(jīng)濟(jì)具有“上下游鏈條長、業(yè)務(wù)領(lǐng)域廣、帶動作用強(qiáng)”的特點,包括上游飛機(jī)制造、中游服務(wù)運(yùn)營商和下游應(yīng)用終端。其核心前提是飛機(jī)制造??梢哉f,以低空飛機(jī)為核心的先進(jìn)制造業(yè)是低空經(jīng)濟(jì)的動力源。有各種低空飛機(jī),無人機(jī),直升機(jī),eVTOL(電垂直起降飛機(jī))、所有的熱氣球都包括在內(nèi)。
(二)低空經(jīng)濟(jì)受政策支持,作為新的生產(chǎn)力。
從2023年開始,“低空經(jīng)濟(jì)”在國家政策或工作會議上被多次提及。就國家政策而言,低空經(jīng)濟(jì)在2021年首次被寫入國家規(guī)劃,而制度的密集引入和催化集中在2023年下半年。《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023-2035年)》明確提到,到2025年,EVTOL將實現(xiàn)試點運(yùn)行,并鼓勵珠三角等地開設(shè)低空經(jīng)濟(jì)示范區(qū)。2023年12月中央經(jīng)濟(jì)工作會議和2024年政府工作報告提到,低空經(jīng)濟(jì)作為一個新興產(chǎn)業(yè)得到了積極的培育。
(三)低空經(jīng)濟(jì)儲能,輻射萬億市場
中國的綜合交通系統(tǒng)正處于從單一方式向多種形式協(xié)同發(fā)展的轉(zhuǎn)型階段,正在從追求速度規(guī)模向更加注重質(zhì)量效益轉(zhuǎn)變。隨著高價值、小批量、時效性強(qiáng)的貨物運(yùn)輸需求的快速增長,以及高質(zhì)量、多樣化、個性化的旅客出行需求的不斷增加,傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸方式可以提供有限的服務(wù)增長邊際,因此開發(fā)新維度的交通資源是必要的選擇。
在這種背景下,低空經(jīng)濟(jì)可以與第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合,依托低空空域,輻射帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。通用航空是低空經(jīng)濟(jì)的主體。它包括工作航行、醫(yī)療服務(wù)、應(yīng)急救援、氣象探測、海洋監(jiān)測、科學(xué)實驗、教育培訓(xùn)、文化體育等航行活動。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和建筑行業(yè)。因此,低空域具有比道路交通更高維度、更豐富多樣的工業(yè)和應(yīng)用價值。
根據(jù)中國商業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù),2022年低空經(jīng)濟(jì)對國民經(jīng)濟(jì)的綜合貢獻(xiàn)約為4000億元,同比增長29.03%。據(jù)預(yù)測,2023年我國低空經(jīng)濟(jì)市場規(guī)模將達(dá)到4633億元,2024年將達(dá)到5030億元。

(四)低空經(jīng)濟(jì)主要細(xì)分領(lǐng)域
1、低空通訊
低空通信網(wǎng)絡(luò)是低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施,是空天地海一體化網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,也是后5G時代新一代信息通信網(wǎng)絡(luò)的重要發(fā)展方向。當(dāng)前低空通信、檢測網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施效果差、進(jìn)展緩慢、規(guī)模小,已成為制約低空經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵問題。廣域覆蓋和可靠的低空通信網(wǎng)絡(luò)在低空規(guī)模發(fā)展中起著決定性的作用。無論是低空管理平臺和無人機(jī)機(jī)載數(shù)據(jù)的實時傳輸,還是無人機(jī)的遠(yuǎn)程航行控制,都依賴于可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。
2、空管系統(tǒng)
空管商品可以為低空飛行提供綜合服務(wù)保障平臺,為低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供先行空管。隨著低空空域限制逐步放開,低空飛機(jī)日益密集,空域交通管理任務(wù)日益加劇,空管需求將迅速增加。具體來說,低空管主要分為兩部分,即前期建設(shè)的飛行服務(wù)保障體系(包括國家和地區(qū)信息系統(tǒng)、飛行服務(wù)站和航海機(jī)場的建設(shè)),以及后期應(yīng)用于無人機(jī)和eVTOL的機(jī)載終端設(shè)備。
但在終端方面,隨著無人機(jī)低空場景的啟動和eVTOL的產(chǎn)業(yè)化,機(jī)載商品的市場潛力將會更大。監(jiān)控和防撞技術(shù)也將在技術(shù)中發(fā)揮重要作用。根據(jù)《中國民用航空ADS-B實施計劃》,到2020年底,機(jī)載設(shè)備改造和地面ADS-B網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將全面完成。如果對中大型無人機(jī)提出后續(xù)要求,市場潛力會更大。
3、無人機(jī)
無人機(jī)是低空經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),低空飛行的主要載體是無人機(jī)。目前,我國無人機(jī)政策日益完善,產(chǎn)業(yè)鏈日益完善,為低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了基本條件。隨著空域和航線規(guī)劃的進(jìn)一步實施,農(nóng)林牧漁、測繪、應(yīng)急等重要應(yīng)用需求將進(jìn)一步釋放,城市物流、載貨、載人等新應(yīng)用領(lǐng)域也將拓寬。無人機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈將是低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心受益階段。
在市場潛力方面,2023年中國民用無人機(jī)市場規(guī)模達(dá)到1600億元,據(jù)預(yù)測,2024年我國無人機(jī)市場規(guī)模將達(dá)到1765億元。據(jù)業(yè)界預(yù)測,到2030年,低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)有望成為2萬億元規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè),其中無人機(jī)和航空器的市場規(guī)模約占70%。
4、eVTOL
EVTOL是指以電力為航行動力源,具有垂直起降功能的飛機(jī),具有垂直起降、智能操作、快速移動、低成本、低噪音、零排放、易維護(hù)、高安全性等特點。EVTOL具有高效、方便、低噪音、低碳排放、舒適、私密等優(yōu)點。與直升機(jī)相比,它具有一定的成本和環(huán)保優(yōu)勢。

根據(jù)摩根士丹利對2040年全球EVTOL市場規(guī)模的估算,并根據(jù)技術(shù)發(fā)展情況和政策支持情況給出了三個數(shù)據(jù):EVTOL市場規(guī)??赡苓_(dá)到29000億美元,而技術(shù)發(fā)展最樂觀,監(jiān)管政策也能及時放開;EVTOL市場規(guī)??赡苓_(dá)到29000億美元;當(dāng)技術(shù)成熟程度和政策支持程度適中時,市場規(guī)模為15000億美元;而且最不樂觀的情況,市場規(guī)模也將達(dá)到6150億美元。
EVTOL是低空經(jīng)濟(jì)中的重要載體。
(一)EVTOL簡述
EVTOL是低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分,可以使人和貨物以無縫經(jīng)濟(jì)的方式在城市低空快速流動和靈活工作,高效開發(fā)城市低空域資源,有效改善城市道路交通擁堵日益嚴(yán)重的問題,解決空中物資運(yùn)輸、交通出行等迫切需求,大大提高快速、及時、按需響應(yīng)的效率,迎合電氣化、綠色化、智能化的發(fā)展方向。
與此同時,EVTOL也是一種面向未來城市的空中交通。(UAM)場景,更符合未來城市綜合立體交通系統(tǒng)的飛機(jī)形式,為特大城市、城市圈、城市圈創(chuàng)造了新的通勤方式??捎糜诔鞘锌罩谐鲂泻统鞘腥Τ请H出行場景,大大節(jié)省了出行時間,被稱為未來城市空中交通的重要解決方案。
1、EVTOL產(chǎn)業(yè)鏈
EVTOL航空器通常由原始設(shè)備制造商負(fù)責(zé)整機(jī)的R&D和集成任務(wù):上游子系統(tǒng)的供應(yīng)商在各個專業(yè)領(lǐng)域向原始設(shè)備制造商銷售模塊零件。核心分系統(tǒng)主要分為六類:電池、動力裝置、飛行控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)和機(jī)體。
2、EVTOL應(yīng)用價值普遍
在航空醫(yī)療應(yīng)急救援、低空旅游、城市空中交通、物流等領(lǐng)域,eVTOL具有相當(dāng)大的發(fā)展前景。EVTOL在這些應(yīng)用領(lǐng)域具有防擁擠、跨障礙、節(jié)省時間、減少排放等優(yōu)點,能夠更有效地開發(fā)城市低空域資源,迎合未來城市交通系統(tǒng)發(fā)展的綠色化、智能化趨勢。然而,它面臨著技術(shù)成熟度、適航管理、管理和硬件設(shè)施等挑戰(zhàn)。其市場推廣依賴于技術(shù)進(jìn)步、法律法規(guī)完善、商業(yè)模式創(chuàng)新和公眾認(rèn)可度的提高。
①航空醫(yī)療救援場景應(yīng)用趨勢
當(dāng)前,EVTOL飛機(jī)主要用于載人客運(yùn)和貨物空運(yùn)場景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,EVTOL產(chǎn)業(yè)在航空醫(yī)療救援應(yīng)用方面的趨勢正在形成,EVTOL在航空醫(yī)療救援中的應(yīng)用具有垂直起降能力、快速響應(yīng)能力、跨域障礙物、防擁擠等優(yōu)點。
②城市空中交通場景應(yīng)用趨勢
EVTOL,被稱為“空中出租車”,采用純電動力,可以像直升機(jī)一樣垂直起飛,無需傳統(tǒng)機(jī)場和跑道,然后在空中轉(zhuǎn)化為固定翼飛行模式,像大型飛機(jī)一樣巡航。其環(huán)保舒適、智能機(jī)動的特點,使其成為下一代城市區(qū)和城市圈城際交通的理想選擇之一。
而且空中空間的構(gòu)成遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于路面,出行器容量更高。eVTOL可以實現(xiàn)多種場景,如共享出行、貨運(yùn)、短途航空等。在防止擁擠、預(yù)計出行時間較低的優(yōu)勢下,人們很容易養(yǎng)成使用空中汽車的習(xí)慣。目前eVTOL商品在空中交通方面的應(yīng)用已經(jīng)到了從0到1的轉(zhuǎn)折點,未來將形成萬億新產(chǎn)業(yè)。
③交通運(yùn)輸場景應(yīng)用趨勢
運(yùn)輸車輛造成嚴(yán)重的污染和交通堵塞,特別是在大城市。這種問題的解決辦法之一就是選擇貨運(yùn)eVTOL。貨運(yùn)版eVTOL可以在解決痛點的路線上實現(xiàn)載貨商用。比如山區(qū)物流、交通不便區(qū)的點到點物流、市際或縣際跨城物流。另一個主要運(yùn)輸趨勢包括無人機(jī)的商業(yè)化。無人機(jī)可以直接將醫(yī)療用品、食品包等運(yùn)輸?shù)狡h(yuǎn)地區(qū)。機(jī)器人或無人機(jī)的交付也可以幫助老年人實現(xiàn)高效的應(yīng)急響應(yīng)。
過去,使用傳統(tǒng)的交通工具需要很長時間。EVTOL和無人機(jī)的空中飛行可以在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)較大的負(fù)載和點對點運(yùn)輸。對于一些對時效性要求較高的物流,基本上可以在同一天或半天內(nèi)到達(dá)。
④旅游觀光場景應(yīng)用趨勢
我們國家旅游業(yè)發(fā)展迅速,市場規(guī)模巨大。旅游業(yè)對航程要求不高,旅游者的現(xiàn)場消費(fèi)意愿和能力可能超過城市通勤需求,這正好符合EVTOL的優(yōu)勢。就拿2019年來說,今年國內(nèi)游客人數(shù)達(dá)到60.06億元,旅游總收入達(dá)到6.63萬億元,GDP總額達(dá)到10.94萬億元,占同年GDP總額的11.05%。
(二)EVTOL的綜合優(yōu)勢顯著。
1、重要性:低空立體交通豐富交通結(jié)構(gòu),減少道路交通堵塞
城市擁堵和長期通勤造成的生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)損失:伴隨著城市化進(jìn)程和汽車保有量的提高,城市道路高峰擁擠現(xiàn)象嚴(yán)重影響了通勤效率和生活質(zhì)量,也給城管執(zhí)法帶來了巨大壓力。據(jù)百度地圖統(tǒng)計,2023Q3最擁擠的10個城市,交通運(yùn)輸高峰平均速度為23.4km/h~28.04km/h之間,但在通勤時間前十的城市中,平均時間為34.33。~浪費(fèi)大量時間43.87分鐘(生產(chǎn)力)。
高速公路成本高,建設(shè)周期長,對環(huán)境影響大:據(jù)中國交通運(yùn)輸部統(tǒng)計,我國汽車保有量增長超過公路里程,公路總成本為1億-2.2億元/萬元。km,道路建設(shè)周期長,對環(huán)境影響大,城市立交建設(shè)有上限,急需發(fā)展低空立體交通。
低空立體交通結(jié)構(gòu)將有效改善城市道路擁堵,提高中短途城際交通效率,在客運(yùn)、貨運(yùn)、醫(yī)療救援、景區(qū)旅游等場景中具有廣泛的應(yīng)用價值。
2、方便:在20-50km的城市交通、中遠(yuǎn)城際交通等領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢
根據(jù)不同的場景和行駛距離,不同的交通工具需要不同的時間。不考慮特殊擁堵,距離小于50公里時,汽車的空中交通優(yōu)勢逐漸明顯,因為它們不需要外部準(zhǔn)備時間,起停靈活,耗時最短。與飛機(jī)需要安檢、候機(jī)等外部準(zhǔn)備時間相比,EVTOL的綜合時間最短。
考慮到人口密集的城市擁擠,路線設(shè)計復(fù)雜,eVTOL將補(bǔ)充和替換城市距離小于50公里的汽車、地鐵等交通客運(yùn)和貨運(yùn)方式,但EVTOL將補(bǔ)充和替換城市距離小于50公里的場景,尤其是100-300公里范圍內(nèi)的城際交通場景,EVTOL將補(bǔ)充和替換汽車、高鐵、飛機(jī)等客貨運(yùn)。未來,如果將eVTOL整合到陸空一體化航空綜合醫(yī)療救援服務(wù)體系中,還可以提供更高效、反應(yīng)更快、成本更低、服務(wù)更好的醫(yī)療救援服務(wù)。
3、消費(fèi)者經(jīng)濟(jì)性:市區(qū)、城際場景反映消費(fèi)者需求和經(jīng)濟(jì)可行性
在貨物運(yùn)輸方面,物流運(yùn)輸和快遞已經(jīng)成為低空經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。物流eVTOL憑借其高效靈活的特點,可以在復(fù)雜的地形、偏遠(yuǎn)地區(qū)和城市擁堵的環(huán)境中實現(xiàn)高效準(zhǔn)確的貨物交付,創(chuàng)新物流行業(yè)的運(yùn)營模式。
與道路交通相比,客運(yùn)eVTOL的優(yōu)勢在于可以直線運(yùn)輸,無需繞道或受制于道路網(wǎng)絡(luò),節(jié)省時間;與傳統(tǒng)航空器相比,它的優(yōu)點是不需要跑道和專用機(jī)場,運(yùn)行成本極低。因此,eVTOL有望打破傳統(tǒng)交通工具的市場邊界,成為高鐵、地鐵、長途汽車、出租車和私家車的重要補(bǔ)充和替代品。
4、其他性能優(yōu)勢EVTOL
①環(huán)境保護(hù),無污染:如果在低空域使用燃油發(fā)動機(jī),就會造成空氣污染問題,eVTOL是電動驅(qū)動,直接避免污染物排放。
②低噪聲:電動機(jī)驅(qū)動的噪聲低于燃油發(fā)動機(jī),例如直升機(jī)的噪聲為82dB,而純電的EVTOL的噪聲強(qiáng)度為65dB。
③電動機(jī)穩(wěn)定性強(qiáng):與燃油機(jī)相比,電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)緊湊,電機(jī)輸出功率不受含氧量的影響,日常維護(hù)簡單,對飛行員的操作水平要求低。
④速度快,接近高速鐵路,滿足時效要求:根據(jù)新華網(wǎng)的報道,5個載人eVTOL的最大航程可達(dá)200公里,巡航速度為260公里/公里。h,最大巡航速度可達(dá)320公里/公里/公里h。
⑤預(yù)計自動駕駛技術(shù)將降低操作門檻:根據(jù)NASA的研究,包含自動駕駛功能的eVTOL將有助于解決熟練直升機(jī)飛行員短缺的問題,因為自動駕駛技術(shù)允許接受過有限培訓(xùn)的UAS操作員(與直升機(jī)飛行員相比)在緊急情況下安全操作eVTOL飛機(jī)。
目前,全球范圍內(nèi)新興的eVTOL開發(fā)品種繁多,種類繁多。主流eVTOL可以根據(jù)運(yùn)行模式、整機(jī)構(gòu)型、動力能源、設(shè)計負(fù)載、目標(biāo)客戶、適航認(rèn)證等維度分為不同的類別。
(三)EVTOL主流技術(shù)路線
EVTOL的技術(shù)路線可以分為多旋翼、升力和巡航復(fù)合(復(fù)合翼)、矢量推力(傾轉(zhuǎn)旋翼)和傾轉(zhuǎn)涵道等。但是由于傾轉(zhuǎn)涵道技術(shù)尚未得到驗證,所以主流的技術(shù)路線是前三種。
1、多旋翼型
多旋翼型采用分布式旋翼設(shè)計,無機(jī)翼或短機(jī)翼,在巡航和著陸階段均依靠旋翼提供升力。EVTOL初創(chuàng)企業(yè)多采用多旋翼型作為前期商品,技術(shù)風(fēng)險和研發(fā)難度較低,可靠性高,懸停效率最好。目前主要產(chǎn)品的有效載荷和航程相對有限,由于飛行過程中不使用氣動力,受動力電池等支持技術(shù)限制,使用場景相對固定,噪音控制和路面損壞控制沒有突破性解決方案。
2、復(fù)合翼型
升力 巡航型也就是復(fù)合翼型,使用單獨(dú)的螺旋槳來實現(xiàn)垂直起降和巡航。這種類型深受傳統(tǒng)航空公司的喜愛,因為它配備了專門的螺旋槳,設(shè)計和飛行控制系統(tǒng)相對簡單,可以有效提高巡航效率、航程和安全性。與此同時,開發(fā)速度快,開發(fā)風(fēng)險低,生產(chǎn)維護(hù)簡單。監(jiān)管機(jī)構(gòu)對適航路徑和合規(guī)方法比較熟悉,在市場準(zhǔn)入方面比較寬松。

3、矢量推力型
矢量推力型包括傾斜旋翼和涵道技術(shù),通過改變推力方向,在不同使用階段實現(xiàn)垂直起降和巡航。它在充分考慮航程、巡航速度和載重比方面具有明顯的優(yōu)勢,具有較強(qiáng)的有效載荷、最大的起飛重量和經(jīng)濟(jì)性,從而在未來的商業(yè)場景中為客戶節(jié)省更多的出行時間。
但是與此同時,復(fù)雜的空氣動力學(xué)問題也給飛控系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)計帶來了額外的技術(shù)挑戰(zhàn),造成了目前事故風(fēng)險較高。傾覆涵道風(fēng)扇 完全矢量控制(例如Lilium)-Jet)在動力可靠性、噪聲控制、氣動效率等方面都有可能達(dá)到更好的平衡,但是涵道風(fēng)扇在巡航模式下可以產(chǎn)生更多的阻力。由于其設(shè)計復(fù)雜,開發(fā)周期長,適航認(rèn)證流程長,市場準(zhǔn)入最晚。
總的來說,“升力力”與適用于短航程任務(wù)的多旋翼eVTOL相比。 復(fù)合翼和混合構(gòu)型EVTOL在巡航中的優(yōu)勢并不明顯,但是對于較長的航程任務(wù),推力矢量構(gòu)型EVTOL的性能更好。如果電池技術(shù)達(dá)到一定水平,復(fù)合翼和傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型eVTOL的續(xù)航里程有望從100公里提高到300公里,因此復(fù)合翼和傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型的優(yōu)勢更加明顯,更容易實現(xiàn)商業(yè)化。但是eVTOL目前還處于研究開發(fā)階段,沒有具有綜合優(yōu)勢的技術(shù)構(gòu)型。選擇具體的技術(shù)方案應(yīng)該考慮應(yīng)用領(lǐng)域。
(4)EVTOL瓶頸問題及挑戰(zhàn)
1、技術(shù)成熟度有待提高
EVTOL目前面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括避障、智能駕駛、路線劃分、新能源電池技術(shù)、電驅(qū)動技術(shù)等。它需要更高敏度的情況感知和避障技術(shù),高性能的低空智能駕駛技術(shù),高耐磨的低空路線規(guī)劃建設(shè),開發(fā)更高能量密度的新能源電池技術(shù),開發(fā)可靠性和輕量化性能更好的電驅(qū)動系統(tǒng)。
近年來,相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也為EVTOL技術(shù)難點的進(jìn)一步突破奠定了基礎(chǔ)。有望降低EVTOL的成本和運(yùn)維成本,提高安全性和性能。比如近年來,隨著高能密度電池、智能駕駛技術(shù)等行業(yè)的發(fā)展,傳感器、電機(jī)等產(chǎn)品特性的提升和價格的下降,EVTOL的R&D和制造業(yè)可以從中受益。EVTOL產(chǎn)業(yè)還可以與這些產(chǎn)業(yè)的研發(fā)相互促進(jìn),共同提高技術(shù)成熟度。
2、工業(yè)設(shè)施不足
目前eVTOL行業(yè)的產(chǎn)業(yè)配套設(shè)施還不成熟。它面臨的主要挑戰(zhàn)包括:城市低空交通管理的復(fù)雜性需要建立統(tǒng)一的數(shù)字化管理體系;垂直起降機(jī)場等路面基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃和布局不成熟,缺乏系統(tǒng)的解決方案;以及適航認(rèn)證和監(jiān)管法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的空缺,需要國際合作建立全新的監(jiān)管機(jī)制。
EVTOL商業(yè)化落地及其前景
(一)EVTOL有關(guān)適航取證規(guī)定
1、TC、PC、全方位的AC三證監(jiān)管
依據(jù)中國民用航空局(CAAC)《民用航空產(chǎn)品及零部件合格審批條例》發(fā)布,航空器合法投入使用所需的取證主要包括三類,即型號合格證。(TC)、生產(chǎn)許可證(PC)、運(yùn)行許可證(AC)。對民用EVTOL而言,其取證路徑遵循上述程序,EVTOL已初步滿足商業(yè)運(yùn)營適航管理的要求,適航審定程序一般為2?!陙?,市場推動有望在未來加速。
以中國為例,CAAC根據(jù)其具體設(shè)計和預(yù)期用途,對EVTOL的批準(zhǔn)采用每個項目一事一議的原則,獨(dú)立制定特殊要求。一般而言,eVTOL型號首先要取得型號合格證TC,然后申請生產(chǎn)許可證PC,然后才能批量生產(chǎn)。由于EVTOL的批準(zhǔn)具有不同的特殊條件,因此目前TC的申請周期較長,消耗量較大。在TC申請過程中可以提交PC,也可以在TC之后提交。如果有PC申請AC,則需要申請適航證AC,如果有PC申請AC,則只需提交一些材料。若航空設(shè)備只使用TC申請AC,則不僅要提交文件,還要進(jìn)行相應(yīng)的適航檢查甚至試飛。
2、適用于eVTOL的適航審批規(guī)則和監(jiān)管尚待完善。
當(dāng)前,中美歐尚未形成一項系統(tǒng)規(guī)定,專門用于EVTOL適航審定。歐洲航空安全局(EASA)針對EVTOL飛機(jī)制定了新的適航規(guī)定,并在2019-2021年間相繼發(fā)布了適航合規(guī)的特殊條件和方法。(MOC)。美國聯(lián)邦航空局(FAA)EVTOL飛機(jī)適航認(rèn)證框架正在建立,結(jié)合現(xiàn)有的航空規(guī)定,并且已經(jīng)為一些EVTOL飛機(jī)發(fā)布了特殊條件。中國民航局(CAAC)參照國內(nèi)外相關(guān)規(guī)定和條件,EVTOL適航審批采用一事一議的方式,已為億航智能、峰飛頒發(fā)型號證書。
(二)EVTOL產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
目前,EVTOL行業(yè)正處于快速發(fā)展階段,市場相對初期,隨著越來越多的參與者加入這個行業(yè),市場競爭激烈,EVTOL公司為了爭奪市場份額和技術(shù)領(lǐng)先水平,競相開發(fā)和推出自己的EVTOL飛機(jī)。
近年來,eVTOLR&D市場的增長速度相當(dāng)快。垂直航行協(xié)會(VFS)當(dāng)時只有十幾個EVTOL目錄于2017年4月推出。EVTOL項目正在開發(fā)中。僅2023年就增加了近200種新設(shè)計。截至目前,該目錄已對來自世界各地的400多家公司和創(chuàng)始人的979個不同的EVTOL概念進(jìn)行了分類。
EVTOL設(shè)計目前技術(shù)比較成熟,主要集中在美國、中國、英國和德國。中國億航(EHang)、峰飛,小鵬匯天,Joby,美國、Volocopter、Archer Aviation,英國Verticallium德國 像Aerospace這樣的企業(yè)進(jìn)步很快。
全球約四分之一的EVTOL項目正處于航行測試階段,約50%的EVTOL項目正處于設(shè)計構(gòu)思階段,多旋翼技術(shù)和混合布局技術(shù)航行測試項目占比較高,超過30%。目前,eVTOL的研發(fā)狀態(tài)總體上仍處于從設(shè)計理念向商業(yè)應(yīng)用轉(zhuǎn)變的階段。
(三)商業(yè)化前景分析
1、EVTOL產(chǎn)業(yè)化集群初顯集群
據(jù)國家新辦數(shù)據(jù)顯示,2023年中國低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模超過5000億,預(yù)計到2030年將超過2萬億。按Roland執(zhí)行 Berger預(yù)測,2050年,全球載人運(yùn)營EVTOL將達(dá)到16萬架次,其中城際交通(規(guī)劃航道專線航行)約29%,機(jī)場班車(機(jī)場及周邊起落點專線航行)約35%,城市租賃(起落點可隨意使用)約36%。與此同時,到2025年,全球?qū)⒂?000輛“飛行汽車”用于空中出租車、機(jī)場班車和城際航班服務(wù),到2050年,這一數(shù)字將達(dá)到98000輛。
隨著國內(nèi)外各種適航認(rèn)證的發(fā)放和商業(yè)運(yùn)營的試點,eVTOL航空器產(chǎn)業(yè)化正式從0到1進(jìn)入1到N的新階段。2024年,作為商業(yè)化的第一年,許多主流制造商獲得了大量的新訂單、經(jīng)營權(quán)和試點資格。
目前,粵港澳已形成以深圳為核心的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。2023年,深圳正式進(jìn)入“低空經(jīng)濟(jì)”第一年。作為“無人機(jī)之都”,深圳已經(jīng)成為引領(lǐng)全國低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“領(lǐng)頭羊”,無論是政策環(huán)境、產(chǎn)業(yè)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境還是企業(yè)競爭力。
2、預(yù)計EVTOL應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄤?chuàng)新
EVTOL應(yīng)用場景主要有幾個特點:低空、點對點、處理偶發(fā)需求(如應(yīng)急救援、應(yīng)急救援等)和持續(xù)需求(通勤、旅行等),EVTOL應(yīng)用場景可分為多個層次,To B/G和To C;城市場景和非城市場景。
To B/G和To C:前者包括巡檢、滅火、觀光、應(yīng)急救援、航空醫(yī)療等。后者包括私人飛機(jī)、低空旅行等。估計To。 B/G情境和非城市場景將率先落地,To C情境和城市場景將打開市場空間。
3、EVTOL釋放低空經(jīng)濟(jì)規(guī)模潛力
中央財經(jīng)委員會第四次會議強(qiáng)調(diào),降低全社會物流成本是提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率、鼓勵低空經(jīng)濟(jì)、無人駕駛相結(jié)合的重要物流模式。目前,載貨eVTOL飛機(jī)已經(jīng)在一定程度上得到了應(yīng)用:根據(jù)eVTOL產(chǎn)業(yè)“從小到大,從物到人”的戰(zhàn)略規(guī)劃,上海峰飛的eVTOL自動駕駛飛機(jī)已經(jīng)完成了近萬架航行,率先在島嶼物流、肝移植、核酸檢測樣本運(yùn)輸、商業(yè)物流等場景實現(xiàn)了eVTOL技術(shù)的應(yīng)用。
未來,在城市空中交通中應(yīng)用客運(yùn)eVTOL,可以幫助城市緩解主要道路或高速公路的交通負(fù)荷,緩解道路交通流量。但與此同時,地面和空中交通方式的轉(zhuǎn)換必須配備垂直起降網(wǎng)站,以防加劇垂直起降網(wǎng)站周圍的道路交通堵塞程度。
中共中央、國務(wù)院于2022年12月發(fā)布《擴(kuò)大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2022-2035)》,指出:“大力發(fā)展度假休閑旅游,擴(kuò)大多元化、個性化、定制化的旅游產(chǎn)品和服務(wù),加快培育島嶼、游輪、低空、沙漠等旅游業(yè)態(tài),釋放通用航空消費(fèi)潛力”。低空旅游將在政策激勵和市場需求的雙重推動下進(jìn)入快速發(fā)展階段。
結(jié)合上述對原始設(shè)備制造商進(jìn)展和政策支持的分析,業(yè)界預(yù)計eVTOL前景廣闊。2025年將實現(xiàn)貨運(yùn)和景區(qū)旅游的小規(guī)模試點,預(yù)計2030年將取代市內(nèi)交通、城際交通、私人包機(jī)、醫(yī)療轉(zhuǎn)運(yùn)等傳統(tǒng)交通方式。2035年有望大規(guī)模進(jìn)入個人市場。
4、EVTOL運(yùn)營降本空間大
EVTOL在動力能源、基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備維護(hù)成本、工作人員等方面具有明顯的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的直升機(jī)等城際通勤或旅游方案相比。據(jù)美國Joby公司預(yù)測,2026年eVTOL的運(yùn)營成本將降至0.86美元/可用座公里,其中飛行費(fèi)用約為26%,維修費(fèi)用約為22%,Skyport支持/著陸費(fèi)用約為13%,電池/充電費(fèi)用約為13%,飛機(jī)保險費(fèi)用約為15%,其他雜費(fèi)約為14%。
目前商業(yè)化探索的應(yīng)用范圍包括物流、農(nóng)業(yè)、旅游等。此外,隱藏的低空飛行場景可以根據(jù)生產(chǎn)工作、公共服務(wù)和航空消費(fèi)三大類細(xì)化產(chǎn)業(yè)門類和服務(wù)鏈的拓展。
優(yōu)質(zhì)eVTOL企業(yè)的核心競爭力
1、適航資質(zhì)
適航許可證是檢驗商品是否具有商業(yè)化能力的唯一依據(jù),類似于飛機(jī)的身份證。適航過程繁瑣,專業(yè)性高。eVTOL目前需要討論適航。如果公司對適航足夠?qū)I(yè),可以從適航的角度進(jìn)行R&D設(shè)計,有助于提高適航周期的確定性。
此外,EVTOL獲得國家航空管理認(rèn)證是實現(xiàn)商業(yè)化最困難的關(guān)鍵。不同國家對新型商用航空器的認(rèn)證流程可能不同,但無一例外都是嚴(yán)格的。目前,適航許可證的規(guī)則仍處于初步探索階段,我國主要是鼓勵。隨著行業(yè)公司的增加和發(fā)展的逐步成熟,適航許可證的審核難度將逐漸增加,未來獲得許可證將成為原始設(shè)備制造商的核心難點。就飛機(jī)本身而言,它通常保持時間較長,單價較高,通航公司/政府機(jī)構(gòu)不經(jīng)常更換購買,所以盡早獲得民航局的認(rèn)證,形成量產(chǎn),可以盡早占領(lǐng)市場,有機(jī)會進(jìn)入下一個技術(shù)迭代周期。
中國公司:億航獲得TC、AC,峰飛獲TC,多企業(yè)布局商業(yè)化
在中國eVTOL領(lǐng)域,不僅有汽車制造背景小鵬匯天、大眾中國,還有航空背景創(chuàng)業(yè)公司未來御風(fēng)、時代科技、沃蘭特等。,以及無人機(jī)背景峰飛航空等。構(gòu)造主要以多旋翼和復(fù)合翼為主,時代科技、小鵬匯天等。注重旋翼技術(shù)。
億航:2023年10月,“全球eVTOL第一股”獲得全球首個TC。
小鵬匯天:小鵬汽車旗下。2023年10月13日,旅行者X2獲得TC,2023年12月21日獲得AC,預(yù)計2024年量產(chǎn)。
飛峰航空AutoFlight:商品包括載人航空器盛世龍、載貨航空器V2000CG凱瑞鷗和信天翁。2024年2月,全球首條跨??绯请妱哟怪逼鸾岛骄€首次公開演示航行(深圳-珠海)。
2、核心產(chǎn)業(yè)鏈:電池
EVTOL的關(guān)鍵軟硬件包括電池、電機(jī)、飛行控制、機(jī)體等。作為三維交通電氣化應(yīng)用領(lǐng)域的延伸,目前限制EVTOL的核心技術(shù)因素是動力電池。由于空中交通的特殊性,EVTOL對航空級的安全性、頻繁快速的充電能力以及復(fù)雜環(huán)境下的功率性能有著極其嚴(yán)格的要求。
目前EVTOL電池的發(fā)展邏輯如下:最大航程≤純電動力多為100km,純電動和氫電混合動力100-300km,≥氫電混動是300km的主要原因。
多旋翼型多采用鋰電池作為純電動電池,預(yù)計由于成本低,適合試點,成交量優(yōu)先。然而,高能密度電池技術(shù)被航空界認(rèn)為是提高電動飛機(jī)續(xù)航里程的關(guān)鍵技術(shù)。
四月份,寧德時代為民用電動載人飛機(jī)項目的合作開發(fā)發(fā)發(fā)布了一種具有500Wh/kg能量密度的凝聚電池。美國Amprius和德國Ionblox等海外電池制造商也在開發(fā)可用于eVTOL的超高能量密度(約400Wh/h/h)kg)硅陽極鋰電池。未來,在下游應(yīng)用需求的推動下,“三高一快”飛機(jī)電池EVTOL航空器產(chǎn)品將有很大的增量空間,集高安全性、高能量密度、大功率、快充于一體。
3、R&D整機(jī)制造能力
EVTOL產(chǎn)業(yè)鏈長,上游、中游、下游職責(zé)不同。上游子系統(tǒng)供應(yīng)商為原始設(shè)備制造商提供不同的專業(yè)模塊部件(主要包括電池、動力設(shè)備、飛行控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng))。中游原始設(shè)備制造商主要承擔(dān)整機(jī)R&D和集成任務(wù)(主要負(fù)責(zé)機(jī)體和整機(jī)系統(tǒng)的集成),下游運(yùn)營商主要負(fù)責(zé)EVTOL的商業(yè)運(yùn)營。
機(jī)體材料、電機(jī)、電池、電控、航電、飛控系統(tǒng)占整機(jī)成本的80%以上,具有垂直供應(yīng)鏈能力的企業(yè)在成本控制和技術(shù)迭代方面具有較大優(yōu)勢,從上游實現(xiàn)原材料-關(guān)鍵部件及控制系統(tǒng)全鏈路自主研發(fā)的龍頭企業(yè)將在行業(yè)發(fā)展中搶占市場先機(jī)。
4、智能化:eVTOL產(chǎn)業(yè)競爭新維度
如果能源動力系統(tǒng)被比作飛機(jī)的“心臟”,那么航電飛行控制系統(tǒng)就是飛機(jī)神經(jīng)中樞的“大腦”。EVTOL飛機(jī)的智能分類是從輔助駕駛、半自動航行到全自動飛行的階梯分類。未來3-5年,首批完成適航取證并投入使用的EVTOL應(yīng)具有自動航行功能。
在新能源汽車智能駕駛趨勢的推動下,EVTOL產(chǎn)業(yè)也將智能化作為未來發(fā)展的關(guān)鍵。智能化不僅可以加快R&D和生產(chǎn)速度,降低成本,還可以提高EVTOL的競爭力和可靠性。
四、總結(jié)
EVTOL產(chǎn)業(yè)正處于發(fā)展初期,未來下游豐富的創(chuàng)新應(yīng)用有望開拓廣闊的市場空間。隨著綠色航空和低空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,EVTOLR&D制造商正在不斷提高技術(shù)成熟度,并與中國民航局合作推進(jìn)適航審批。隨著適航取證的加快,智能技術(shù)的應(yīng)用和政策的支持,為行業(yè)未來的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)。
EVTOL有望成為未來城市交通的重要組成部分,隨著技術(shù)的不斷成熟和市場的逐步發(fā)展,其商業(yè)化應(yīng)用將逐步落地,為人們的出行帶來更多的便利和選擇。對eVTOL企業(yè)而言,應(yīng)具備垂直供應(yīng)鏈的能力,整機(jī)全鏈自主開發(fā)制造,搶占市場先機(jī)。投資者和行業(yè)參與者應(yīng)密切關(guān)注行業(yè)信息,把握發(fā)展機(jī)遇,共同推動eVTOL產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。
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