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文檔簡介
新興產業瞭望新興產業瞭望
國際資本市場研報資訊+V:天翎科航空科技(上海)VTOL(電動垂直起降飛行器)整機設計制造商,致力于用高安全、高性能、低噪聲的傾轉涵道翼飛行器構建未來城市空中交通網絡,實現高品質的空中出行。保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 國際資本市場研報資訊+V:摘要//01eVTOL2030年前后//02與傳統交通方式相比較,eVTOL在商業化運營單位成本上極具優勢,預計純電構型單臺每公里綜合運營9.2-15.7eVTOL7元///03eVTOLVLVL主機廠在著力攻關高壓電氣動力系統和動力架構等共性技術難題。對主機廠而言,從產品構型選擇上,堅持長期主義,審慎選擇技術路線;從產業鏈垂直整合上,深入產業鏈上游,掌握核心技術;從產品規劃與定義上,精準理解用戶需求,抓準市場進入的時機和方式,將是決定主機廠成敗的關鍵所在//04VL飛行器量產價格與后期運維成本將成為決定該行業成敗的關鍵因素之一。新能源汽車等行業發展VL賽道將為行業帶來巨大規模效應和降本抓手。用戶應用場景的多樣性與產業鏈相關技術的不斷成熟將不斷突破產品性能邊界,碳纖維機身、固態電池等領先技術將在VL行業迎來大規模商業化落地契機。同時,端到端的數據安全合規與保障在后期商業化運營中對保障飛行安全和用戶隱私也異常重要。另外,VL飛行器對低空大氣環境影響劇烈,合理的機型選擇和飛行計劃安排對未來商業化運行密度和運營效率至關重要保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 國際資本市場研報資訊+V:時代潮涌:專家寄語楊世春eVTOL在全球的迅速發展正成eVTOL的研發和生產成本,還加eVTOL在低空融應用場景的安全生態eVTOL的規模健康發展提供很好周建文
交通轉變是大勢所趨,eVTOL必將成為未來城市和宗佩民3-5年間。而中國有機會領李軼梵eVTOL等低空航空器是這一解決方案的關鍵所eVTOL等低空航空器的關鍵技術研究、鄭日恒保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 國際資本市場研報資訊+V:目錄保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 作為保時捷管理咨詢新興產業瞭望的系列白皮書之一,《2023中國垂直出行市場展望報告》發表以來受到社會各界的廣泛關注。過去一年,中國及世界范圍內低空經濟蓬勃發202312月中央經濟工作會議將低空經濟納入戰略性新興產業和新質生產力代表行業之一后,低空經濟正式上升為國家戰略,政府、VL主機廠、產業鏈、生態體系伙伴、金融機構等各方通力協作有力地促進了行業的快速發展。作為區別于傳統交通方式的新物種,eVTOL依托其安全、環保、經濟、高效等獨特優勢,已在低空旅游、農林作業、空中物流等領域展現出巨大潛力。同時,eVTOL產品的發展仿生學、材料學、計算機控制等多學科交叉
國際資本市場研報資訊+V:提升城市應急響應能力、推動航空業互補發展乃至國防軍事領域都將擁有無可比擬的巨大潛力。誠然目前低空產業仍處于早期探索和市場培育階段,但縱觀歷史我們相信,未來VL的發展路徑將與新能源汽車發展路徑存在相似性,蘊含豐富的早期投資機會。我們認為VL所處階段或類似于新能源汽車2010-2013年期間,此時新能源汽車處第一輪推廣應用階段。該階段國家戰略層面提出汽車業電動化技術轉型戰略,明確新能源汽2024年上半年,中國占世界新能源汽車份額已經超過65%,7月份新能源乘用車批發量占當月乘用車總銷50%,正式標志著新能源汽車在過去十余年間政策引導下的快速崛起,從“少數派”成長為“多數派”(圖1)。
1,7931,9702,1152,4382,4722,3712,1442,0182,1482,3562,60656.9%99.9%99.6%98.4%94.7%94.4% 202320241-7圖1保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 國際資本市場研報資訊+V:隨著汽車電動化浪潮逐漸步入中局,電池技術的不斷進步帶來續航里程的不斷增加,充電時間逐漸縮短,為智能化設備在車端穩定運行提供了持續可靠的能源基礎。電動化促使汽車的電子電氣架構從分布式架構向集中式架構轉變,從而更好地將車輛控制功能集中到少數幾個高性能計算平臺上,提高了數據處理效率和系統協同工作能力,為智能化時代下自動駕駛、智能座艙等復雜場景應用電動化浪潮在供應鏈端帶來關鍵零部件的技術成熟和成本降低,車企可在不大幅提高售價甚至降價的情況下為車輛配置更多智能化設備與功能。銷量的提升反過來進一步促進了技術迭代與軟硬件的持續降本。終端消費者在面對全新定義的汽車產品時,更加追求智能、便捷、個性化的產品交互體驗,從而不斷推高社會對汽車智能化的接受度和期待水平,在需求端加速了新能源汽車的智能化浪潮。如今,eVTOL作為低空經濟的代表力量,行
業整體已經完成了從01的開拓,商業化進程蓄勢待發,正以前所未有的速度塑造未來的四維立體交通格局,并在發展過程中呈現出與新能源汽車相似的政策依賴性與市場潛力。而與汽車行業不同的是,VL產品自誕生起就對飛行器的安全性、可靠性和運行環境的成熟度等存在更高要求,產品的性能指標以及對環境的適配性勢必將在VL行業商業化時期成為產品競爭力最重要的衡量因素。VL的商業落地,飛行器與公眾的接觸將越來越頻繁密切,它不再是遠離人們日常生活的獨立個體,人們的觀念和法規的關注點也將逐漸從飛行器本身延伸到機外環境和對公眾的影響,融入人們的日常生活成為VL產品的必要條件。eVTOL市場前景、商業運營、構型路線、產業鏈發保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 eVTOL2023年下半年以來,隨著垂直起降產業的快速發展,全球頭VL主機廠在產品研發、試飛驗證、審批取證等階段取得較快進展。隨著產業政策逐步推出和落地,行業內生態合作伙伴紛紛入局,展現出萬物競發、百舸爭流的蓬勃景象。基于保時捷管理咨詢相關行業經驗,結合業內專家輸入,我們可以逐漸勾勒出一幅更切實可行、回報可期的商業化前景。國際資本市場研報資訊+V:國際資本市場研報資訊+V:||在2023年12月召開的中央經濟工作會議中明確提出濟產業正式上升至國家戰略層面,作為新質生產力的代表,低空經濟已成為推動中國經
2024年3航空裝備創新應用實施方案(2024―2030年2030著提速。低空空域管理的多輪試點和改革為低空經濟的爆發奠定了堅實寬了對/W圖2202311月,民航局發布了《中華人民共和國空域管理條例(征求意見稿)202411eVTOL試點,600米以下空域管理權部分授權地方政府,相關地方政府需承擔更多管理責任。202332282720235產業政策推動20242月,深圳市政府正式實施《深圳經濟特區低空經濟產業促進條例》,是全國首審批加速20244eVTOL生產許可證,成為全球首家三證齊全的低空圖2.近一年來中國eVTOL在適航審定領域,相較于美國聯邦航空局(FAA和歐洲航空安全局(EASA,我國在推進無人駕駛載客eVTOL的適航取證工作上FAA與EASA尚未頒發民用無人駕駛載客eVTOL的適通過民航局今年持續優化低空航空器的審定eVTOL國在低空飛行領域的適航審定積累的經驗已處于國際領先地位。審定經驗的積累和流程優化為低空經濟的發展奠定了堅實基礎。2024年10月1415個城市聯手多家企業宣布共建低空經濟生態圈。這15個城市將與電5G和北斗高精度定位技術開發低空飛行路線和示范區,打造集通信、2025年實現
10015城共建低空經濟生態圈不僅能夠完善技示范效應。2024年11月18員會在2024昆山六個城市開展eVTOL600米以下空域管理權部分授權地方政府,意味著相關地方政府并為其他城市布局低空經濟提供相關參考。2024年12月25圖 2023年中央經濟工作會 2023.12:大搞低空經濟等若干戰略性新 《2024年政府工作報告 國務院2024.3(2024-2030年)工信部、科技部、財政部、民航局2027年,無人化、電動化、智能化新型通航裝備低空經濟將在2035年左右形成萬億級市場規模國務院、中央軍委 《國家空域基礎分類方法 民航局、國家空管委方案(2024-2027年)(征求意見稿)圖3.eVTOLeVTOL作為城市空中交通的載運工具,可滲透到人口年歐洲航空安全局(EASA)的市場調研(圖4),公眾對城市低空交通方式的顧慮主要圍繞噪音、安全性等因素,同時,對視覺和環境的干擾、隱私性等因素=資料來源:EASA,2021圖4.eVTOL安全性:eVTOL不能對機上和地面的生命安全造成威脅。不同于傳統飛行器的運行環境eVTOL將在城市人口稠密區域運行,飛行器除了需對機上人員的安全性提供保障之外,也需要保乘坐體驗:eVTOL需要具備優于直升機和小型固定翼飛機的乘坐體驗,飛行更穩定、艙內噪音低,同時eVTOL的起降不能對地面社區造成噪聲污染。
實用性:VTOL需要滿足多樣化的出行需求,高效率:eVTOL需要實現相比現有的交通方式顯著更優的效率。這包含了盡可能地縮短具體從應用場景而言,目前eVTOL涉及下列多個領域和不同的客戶群體,對應了不同的用戶需求。對于載人類市內通勤:主要解決城市居民和商務人士的內或城郊通勤服務。城際交通:為城市間的通勤者提供城市間快市群更高效的商務差旅需求,實現一天多城足當地居民或者到訪旅客的出行剛需。
消防應急:為消防部門提供快速響應火災與旅游觀光:對于旅游行業、游客等群體提供除載人類eVTOL,載物類eVTOLeVTOL在市區環境以中支線物流配送為內配送/“最后一公里”eVTOL飛行器需攜帶醫eVTOL體驗一覽取代傳統出租車等形形式出行,eVTOL需高~0-0-600為主~0-~0-~0-~0-~80-80-120為主,>150~80-~80-~20->100km1~200-~20-~50-~200-稀疏區455550601.圖5.eVTOL
作為區別于傳統交通工具的新質載體,運營經濟性的成功對于eVTOL的可持續健康發展至關重要。而作為行業內對全生命周期總擁有成本較為敏感的用戶,低空經濟的運營服務提供商在城內通勤、城際交通等大規模應用場景下扮演著舉足輕重的作用。雖然整個低空經濟產業發展尚處于早期,但本文希望通過探討運營商視角下eVTOL業務的商業經濟性,進一步識別商業化運營過程中可能存
財務測算將基于保守、中性和樂觀三大情境量的數值計算亦著重參考了現有通航、民航等成熟行業內財務測算的部分通行算法。另eVTOL飛效率等方面均存在差異,本文成本測算的主基于假設,我們可以得到下列三種針對單臺混動eVTOL飛行器在單位里程下的運營成本0.490.21
變動直接運營成本固定直接運營成本間接運營成本單位:人民 資料來源:保時捷管理咨詢分圖6.混合動力eVTOL私?出?13(私?出?13( 出租車奧迪A8保時Uber?眾?eVTOL捷 爾每公里每位乘客運營成本33(?民幣) 2.101.400.70燃油公城際?車城際商業eVTOL交車? ?巴航
果VTOL單座票價按140-240價已與同期售賣的高鐵復興號商務座(全價票約人民幣160元140元-240元的票價建立在運營商10%毛利率的基礎上采取成本加成毛利率水平已有巨大優勢。單臺每公里運營成本3(人民幣單臺每公里運營成本3(人民幣 出租車奧迪A8保時捷Uber大眾高eVTOLHeVTOL 私人出行每公里每位乘客運營成本3(人民幣1.85-1.41-燃油公城際火車城際商業eVTOL交車高 大巴航每公里每位乘客運營成本(人民幣1.85-1.41-直 私人開放式eVTOL飛機飛機4按需固定航線交通方式按按需固定航線交通?式2每公里每位乘客運營成本(?民幣直 私?開放式eVTOL飛機飛機43.空中飛行交通方式(如商業航班)飛行距離按1.4
圖7.飛行器運維與折舊成本占到總運營成本的41%,是第一大成本項。受制于尚不完善的供應鏈體系,現有eVTOL主機廠在關鍵系統和零部件的開發采購過程中,仍需大量依賴已有航空航天體系中的成熟供
BOM成本高昂,從而推動了飛行器全生命周期總擁有成本和關鍵著產業鏈逐步完善和規模經濟效應持續成本的逐步下降。占用和消耗占比為34%,為第二大成本開成本又占到了資源消耗總成本的47%果飛行器能源路線更換為純電,在相同續航里程的情況下,預計將帶來約60%的能技術水平對于100公里的航程來說,單次
充滿電情況下最多支持2地面充電基礎設施,無法滿足有多次起降放電次數循環會加速電池老化,進而增加較于增程路線具有單位能耗上的優勢,但在考慮到電池折舊成本后的總運營成本,純電飛行器的經濟性表現遠不如混動飛行圖8與圖0.490.840.210.030.350.21
變動直接運營成本固定直接運營成本間接運營成本與傳統民航和新能源汽車等產業類似,更高的資產利用率和更高的智能化水平將為VTOLVTOL商業化運營將以有人駕駛的方式進行。隨著低空配套服務體系的逐步完善、自動駕
--2.171.05(-
0.56(+0%) MRO(材料費與人工費求等因素逐步成熟,eVTOL機隊資產利用
單位:人民幣/公里/1
圖9.純電與增程eVTOL部分直接運營成本1基于VTOLVTOL圖1(EASASC-VTOLBasicCategory安全性要求(EASASC-VTOLEnhancedCategory對飛行器的安全性要求對續航、時速要求不高,但對噪音、起降場地要求高?/對續航、時速要求不高,但對噪音、起降場地要求高用于跨城郊區-郊區擺 傾轉構 ?用于跨城的城區/城郊擺 傾轉構對運營成本一般敏 開放式螺旋槳 ?對運營成本一般敏 涵道風扇 ?對噪音、起降場地、續航、時速要求均高用于不確定環境下的醫療/消防救 傾轉構 ?同 傾轉構對運營成本不敏 涵道風扇 涵道風扇用于郊區警務巡邏安防任 傾轉構 ?用于城區警務巡邏安防任 傾轉構對運營成本相對不敏 開放式螺旋槳 ?對運營成本相對不敏 涵道風扇對噪音、起降場地要求不高,但對續航、 ?對噪音、起降場地、續航、時速要求均用于特殊場景/支線物流運 傾轉構 ?用于跨城配送/城內配 傾轉構對運營成本十分敏 開放式螺旋槳 ?對運營成本十分敏 涵道風扇對噪音、起降場地要求不高,但對續航、 ?對噪音、起降場地、續航、時速要求均圖10.
我們預計,大規模eVTOL商業化運營將首先建立在現有的通用航空運營場景之上,利用快速地實現飛行器的落地應用。基于當前各eVTOL廠商構型取證和落地進度,首先將在載人觀光旅游、載人短途運輸以及各類載物場景下鋪開。對于載人景區觀光旅游而言,這類場景對飛景區通常坐落在人口稀疏的郊區,飛行事故對地面建筑和人員生命財產安全構成的風險相對較小,飛行員及飛行器安全飛行小時數為后續大規模進入人口密集城區運營奠定技術和運營經驗的準備。考慮到未來無人駕駛的大面積應用,需要早期通過端到端的大量數據收集分析,訓練飛的場景的復雜程度相對單一,絕大多數路線度也較低,采集到的數據的多樣性和體量不
足以支撐未來城市空中交通出行的場景的復雜模型訓練需求,因此從長期發展角度出發,進入市場的應用場景越接近未來的終極應用場景,越快能夠實現城市空中交通的大規模綜合考慮數據采集和風險評估的需求,通用航空短途運輸市場是VTOL商業化落地的理想切場景,在飛行數據的采集上更具有參考價值。短途運輸的起降點和航路規劃均在非人口密長期價值。在偏遠地區的載物場景是VTOL先試先行最佳的應用場景之一,對飛行器的安全等級要求,蓋VTOL式的單位運營成本為3-5元/噸/(圖11
人 其圖11.
成本不高于6元/噸/公里才具有一定競爭力。
其他相關性能指標也需要達到一定水平才能圖1300-400120-150>300>1504-5/6-86-74000支持快充,20%-100%SOC1-30℃-<50<5≥5圖12.貨運eVTOL任何技術的發展都有其自身科學規律可循。回望十年前新能源汽車技術的發展之路,政策端的大力支持可謂功不可沒,而新能源汽車產品在早期并不能達到令人滿意的性能表汽車的主流認知。作為早期新能源汽車商業化最快的細分領域之一便是以“低性能、低價格”著稱的典型產品――四輪低速電動車(。中國低速電動車市場早在新能源汽車的探索期與培育期就開始了高速2013年開始更是連續數年保持50%以
上高速增長,很快就形成了年產100動經濟1,000億元、上下游從業人員約100萬2016-2019年國家相繼出臺針對低速電動車的監管措施樂”不具備可持續發展能力和大規模商用能力的弊端開始凸顯,并作為落后產品代表逐早期落地主要載體的崛起。VTOL的落地更加依賴商業化場景VTOL的市場化進程對產品的技術和品質提出了更為嚴格的要求:VTOL性、循環壽命等核心指標方面都有遠高于新VTOL對功率密度的需求尤其突出,垂直起降飛行器在垂直起降階段的高功率需求與新能源汽車的工況區別較大,其要求電池在降落階段仍然有較多剩余電量,以保證飛行器垂直降落的高功率輸出階段不出現陡降從而威脅乘客和地面人員的安全;eVTOL所使用的電機在功率密度方面與高端電動汽車的電驅動系統相近,但在扭矩密度汽車可以采用平臺化開發方式實現快速產品系列化發展和版本迭代,如今憑借智能化技術甚至能將該過程縮短到6eVTOL的構型不存在快速切換技術路徑的可能性,構型決定了飛行器整體設計布局以及控制邏輯,因此飛機產品迭代的速度遠低于相較于新能源汽車的三維空間,增加了垂直維度的控制,在技術難度上更上一個臺階。飛行控制與飛機的構型設計強耦合,每架飛機需開發自己獨特的控制律,不像不同品牌的汽車產品的控制技術上具有諸多的共VTOL的自主飛行系統在功能上與傳統民用飛機相似,其決策和控制過程主要依靠飛行管理系統和飛行控制系統的緊密配合。但
eVTOL在運行環境、運營效益和飛機結構等方面的獨特性,其自主飛行系統的開eVTOL適航認證對于飛機系統發生致命事故概率的要求介于一億分之一(美國FAA)到十基于對各類核心場景的需求分析、商業化運營經濟性測算等方面的輸入,我們更新了對于中國VTOL市場規模匡算由主要應用場景下eVTOL整機銷售規模和部分高潛場景下商業化運營帶來的營業收入組成。我們預計,由城內通勤、城際交通、私人出在2030年突破1.2萬臺,2035年接近4.2萬臺(圖13)
單位:臺/圖13.中國載人類eVTOL
上游供應鏈其他服務 安防
1.商業運營部分僅考慮醫療服務運營帶來的營業收入。消防救援與警務安防暫不考慮。2.圖14.中國載人類eVTOL
保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 eVTOLVL主機廠在構型開發、系統集成、運營維保等環節扮演著至關重要的作用。航空業極高的質量安全要求和漫長的產品開發與認證過程決定了一家主機廠一旦選定某種構型,后期再想改弦更張將變得異常困難。本章將在探討飛行器構型、能源路線的基礎上,總結VL主機廠在這輪產業大潮中的關鍵成功要素。國際資本市場研報資訊+V:國際資本市場研報資訊+V:新技術與新場景驅動的eVTOLVTOL主要分為傾轉構型和非傾轉構型兩大類,其中非傾轉構型中包含(即升力與巡航復合型圖15構型為遠期方向。非傾轉構 傾轉構多旋翼 復合 開放式螺旋 傾轉涵道風翼展(含槳葉15-1713-15100-200200-360最大航 純電:100-250/氫電:400-1,000
純電:250-300/氫電:650-850>72dB@10060-65dB@100航程短,續航能力差,圖15.eVTOL
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提供推力。傾轉構型能夠在垂直起降和高速前飛之間切換,全傾轉構型在高速前飛狀態下可以達到200-360km/h100-200km/,遠低于傾轉構型。傾轉構型由于可以更高的經濟巡航速度飛行,在攜帶同等燃料的程約為250-300km;非傾轉構型航程受到飛行速度和效率的限100-250km。eVTOL企JobyS4已處于第四階段驗證實施,預計2025年TC型在中長期將成為市場的主流構型方案。的涵道發動機由于其更加優異的性能廣泛適用在高性能航空器上。未來城市空中交通運行場景對航空器提出了高性能和高安全性的需求,涵道風扇由于其可實現更好的安全性、高效率(圖16 100-200200-36015%~65dB<60dB圖16.
涵道風扇更適應低空運行環境,更好的安全性以最大限度保障機上和地面人員安eVTOL和傳統航空器的運行環境具有諸多不同點,通用航空等傳統航空器首先考慮的是飛機和機上成員的安全,而eVTOL在此基礎之上,更加需要關注的是運行環境的整了在運行高度下容易遇到鳥類、電線等異物
外,在頻繁的上下機過程中也存在人員誤觸螺旋槳的風險。涵道風扇避免了轉子與外界產生干涉,并且能夠降低槳葉失效飛出后對機身和人員造成的次生災害。涵道風扇構型也更利于整機降落傘的布局,避免了開傘時傘繩與槳葉的干涉,為機上人員提供最后的安全保障。涵道風扇更高的推進效率,在高速巡航時擁涵道風扇起降狀態約50%的推力來自涵道唇口,降低了系統對風扇產生的在巡航階段時,可以提高螺旋槳的高效速度區間,使得飛行器在更高的飛行速度下擁有(圖17
相較于開放式螺旋槳,涵道風扇能更好地提首先,翼尖是噪聲產生最大的噪聲源,降低螺旋槳的轉速能夠很大程度地降低噪聲的產生。全傾轉構型由于不需要考慮升力槳在巡航階段停轉減阻的需求,可以設計更多片槳葉,在產生滿足飛行要求的功率的面貼近風扇葉尖,減少了槳尖渦流的能量損時避免了槳尖渦流產生的噪聲。在涵道內壁布置聲襯也是非常常用的降噪手段,可以進一步降低螺旋槳對周邊環境的噪聲影響。推進效率(%)推進效率 資料來源:《空氣螺旋槳理論及其應用》,2006圖17.不同氣動構型驅動引擎配置下的推進效率比較相較于純電能源路線,增程式混動在拓寬續航能力、降低運營成本、減少對基建設施依賴性等方面具有較大優勢。增程式混動系統在eVTOL領域的應用原理為,在垂直起降階段采用電池驅動電機,在巡航階段使用增程器發電驅動電機,從而大大降低了對電池的使用和依賴。對比純電eVTOL,增程式混動eVTOL單次充電可支撐超過5電池在飛機全生命周期的更換次數,提升了飛機的經濟性,全生命周期運營成本僅約為1.4-2.0元/km/任務后充電補能,也無需每個起降點都具備充電能力,大大提升了機隊運行周轉效率和增程式混動可以更好解決里程焦慮,降低運營成本。相比國內eVTOL以純電為主的市場格局,海外頭部玩家正在同步布局混動技術路線。更好的續航能力將eVTOL的使用領域從城市內運輸延伸到城際飛行、支線運輸寬eVTOL至車用發動機的改裝等跨行業技術融合,相較于純電路線,混動eVTOL將帶來更低的電
增程式混動對基礎設施依賴性低,適合成長期商業推廣。增程式混動在新能源汽車的市場表現可以為eVTOL提供有價值的參2021年,增程式電動汽車僅占新能源汽車銷量的32024年上半年,這一數據已經飆升到了12%,增程式混動的擴張速度在同期新能源汽車所有技術路線中排名第一(圖18。最早主打增程式混動的理想汽車拿出了完全優于兩位同時期競爭對手的市場表式未來還有更高的擴張預期。在新能源基建已經較為完善的背景下,增程式混動的發展現狀本質上反映了消費者依然擁有對于降低充電樁依賴性的需求。而eVTOL對于配套基礎設施的依賴性更在新能源汽車之上。一方eVTOL基礎設施目前數量稀少,并且普遍處于規劃試點或建設之中,建設完成后還要歷經復雜的適航認證,距離大規模基建eVTOL一次充能后也只能完成至多兩次垂直起降。而增程式混動由于電池僅用于垂直起
基建設施不完善的行業背景下大大降低了對B端運營商的周轉效率和C端的用戶體驗需求,從而推動eVTOL在成長期的大規模商業落地。就如越來越多的純電車企進入增程賽道一樣,要做好面對進入不同國家和地區市場的準備,提供更方便更通用的補能方案。單位 資料來源:乘聯會,保時捷管理咨詢整圖18. 圖19.eVTOL
中國及世界主要eVTOLVE25-2023年10(,并已陸續在廣州、賀州、深圳、三亞等城市圍繞旅游觀光的應用場景開展試運行空中2024426日,中國民航華東地區管理局正式受理了峰飛航空科技V2000EM(盛世龍)2023928日,「VOLANT沃蘭特」宣布收到由中國民航華東地區管理局發出沃蘭特“VE25-100型號合ZG-2024110日,民航華東局正式受理御風未來M1B型(ZG-2024110日,民航華東局正式受理御風未來M1B型(M1貨運型)電動垂直起降無人駕駛航空 20246AE200驗證機完成全尺寸、202310月,E20完成首輪飛行測試,首飛采取無人 20248eVTOL第一階段試飛,2025年開始批量生產交付eVTOL瞄準城際空中交通出行市場,預計未來五20245eVTOL過度試飛,預2025年推出全尺寸原型機
可行性驗證階 概念與技術發展階 產品發展階 運營服務階
圖20.中國主要eVTOL從飛行器定價來看,依托于國內完善的供應鏈體系和成本優勢,已發布的國產eVTOL飛行器售價普遍比海外同行具有較大競爭優(圖21)
們預計,隨著關鍵部件國產化加速替代,伴隨規模經濟效應,未來eVTOL整機產品線將逐步完善,同等配置下的飛行器售價將更有競爭力。(盛世龍202462504+11,000VE25-202410200-4004+12,0002023102004+11,000202410AE200運行符合性3004+11,00020242月巴西國家民航局發布了Eve1004+12,030萬元(290萬美元20245FAA804+13,500萬元(500萬美元2024年第三季度適航機產線制造和測2504+11,610萬元(230萬美元2024上半年CAA批準擴大其DOA范1604+12,800萬元(400萬美元圖21.中國與海外部分eVTOL
eVTOL01堅持長期主義,審慎選擇技術路線與傳統飛機相比,eVTOL是一個新生事物,還沒有完成構型收斂過程,就如同100多年前的飛機一樣,構型千差萬別。但是構型的收斂過程是非常殘酷的,與場景的特征、技術發展趨勢的友好程度等綜合因素相關。與汽車主機廠類似,eVTOL主機廠主要承擔的是整機研發和集成的任務。eVTOL企業基于運營場景和市場需求定義和設計整機構型,并在其基礎上進行子系統的需求定義和eVTOL構型決定了產品最終的市場和競爭力,且構型的更換不具備開發上的延續性,整機構型的選擇與設計是主機廠最重要的能力和競爭壁壘。現代飛行器是典型的高復雜度、技術密集型產品,總體設計過程需要在功能、安全性、性能、研制和運行成本、研制風險等方面尋求平衡,并在設計細化的過程中找到盡可能優化的技術方案和實施路徑。飛機總體設計決定了飛機的主要尺寸、總體布置、主要重量參數、主要性能和使用特性等,總體設計階段雖然所占時間較短、投入人員和花費較少,但決定了一架飛機約80%的全生命周期成本。對于eVTOL主機廠而言,動輒長達數年的產品開發和驗證周期和數以億計的資金投入注定了一旦選定某種構型,推倒重來的成本將十分高昂。因此eVTOL這條賽道不僅是技術實力的比拼,更是用戶洞察、商業
02深入產業鏈上游,掌握核心技術eVTOL產業鏈較長,涉及動力推進、航電飛控、能源等諸多系統的相互協調配合。這些技術。但是和汽車不同的是,各核心技術高在eVTOL各子系統中,航電飛控被形象地稱制著飛機的姿態、速度和高度;動力推進系統和傳統航空發動機不同,分布式的推進不僅是速度的來源,同時也是姿態控制力的來源;另外和汽車的地面力學控制不同,eVTOL飛行力學更多的和機型本身的特征相關,所以eVTOL企業無法完全采用供應商貨架產品,而是需要更深入供應鏈,與供應商聯合定義對于未來新進入行業的eVTOL主機廠而言,在最終決定選擇哪種構型之前,對上游供應鏈的調研、對自身資源稟賦和實力的權衡以及由此做出的商業模式和供應體系的戰略決策恐怕將是擺在每個企業面前的必答題。03做好產品定義,抓準市場進入的時機和方式eVTOL長周期、高投入的行業特點注定了對于eVTOL初創企業而言,基于場景的客戶需求洞察定義產品賣點,找準合適市場進入時機和方式將是決定成敗的關鍵因素。特斯拉Roadster作為一款具有標志性意義的產品,為初創企業在產品定義以及把握市場進入時機和方式方面提供了寶貴范例。Roadster明確以高性能電動跑車為定位。它打破傳統燃油跑車的局限,將先進的電動技術與出色的設計和性能相結合。Roaster在2008年初出茅廬時的性能設計就超過了保時捷911,快速吸引了追求速度與激情以及愛好高科技新鮮事物的消費者。隨后,特斯拉通過采用大容量電池組和高效的電驅系統,2023款Roaster在前代基礎上,大幅提升了峰值扭矩、零百加速等關鍵參數,進一步凸顯了產品卓越的動力性能定位,實現了比肩法拉利的加速性
(圖22)了解目標市場的需求和痛點,精準確定產品的獨特價值主張,打造出具有差異化競爭優勢的產品。在市場進入時機方面,特斯拉選擇在人們對環保意識逐漸增強、對新能源汽車的關注度不斷提高的時期推出Roadster燃油汽車面臨著環境污染和能源危機等問題,市場對于新能源汽車的需求開始萌芽。特斯拉敏銳地抓住了這個時機,以Roadster作為先鋒產品,向市場展示了電動汽車的可行性和潛力。初創企業需要密切關注市場動態、技術發展趨勢以及社會環境變化,準確判斷最佳的市場進入時機,以便在競爭中搶占先機。Roadster首先以高端小眾市場為切入點。通過吸引對新技術2023年款(預估10,000370430465374
充滿熱情且具有較高消費能力的消費者群體,建立起品牌的高端形象和口碑。這種方式有助于在產品初期獲得較高的利潤空間,同時為后續產品的推出和市場拓展積累資金和經驗。初創企業可以借鑒這種策略,根據自身產品特點和資源優勢,選擇合適的細分市場作為突破口,逐步擴大市場份額。Roadster為初創企業提供了一個成功的模板,即在地面車輛電動化和智能化之前,就在產品定義上精準定位,用相較傳統產品更優的性能、體驗和經濟性體現創新的意義。在市場進入時機上要敏銳洞察、把握政策和市場趨勢,當產業潮流涌向某一個方向的時候,已經做好了所有的準備,從而順應潮流脫穎而出。eVTOL同樣切中了航空電動化的機遇,同時更進一步提出要為大多數人提供空中交通解決方案;但這種更加靠近公眾的運行場景,是之前航空業沒有遇到的,相信這會給eVTOL提出更多的挑戰,也會有很多的意外等待著人們去解決。保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風暢享新質出行體 eVTOLVOL整機的不斷發展,其上游產業鏈也將步入蓬勃發展的黃金時期。在材料供應領域,高強度、輕量化的新型材料研發與生產將持續升溫,滿足整機對結構強度與能耗優化的嚴苛要求。航空電子設備方面,先進的導航、通信與飛行控制VOL提供精準、智能且安全可靠的運行保障。動力系統供應商將聚焦于高效能、低噪音的電動推進技術研發,推動電池能量密度提升與電機性能優化。而座艙內飾系統制造企業則憑借精密制造工藝,打造高質量、高適配性、上下游企業通過緊密協作,將形成一個充滿活力與創新的生態創造出前所未有的經濟價值與社會效益,重塑未來航空產業新格局。國際資本市場研報資訊+V:國際資本市場研報資訊+V:||與商用大飛機類似,eVTOL產業鏈涵蓋航(圖23)。相比很多顛覆式創新的領域需要著力培養自己的產業鏈(如早期iPhone),eVTOL可以借助的產業鏈已經有成型的廠商參與。我們預計,隨著上游產業鏈在產品技術、規模eVTOL產品在性能表現、運營經
合 航電飛控系 能源系
言,基于各子系統材料成本的BOM占比見圖24。
圖24.
動力推進系統航電飛控系統座艙內飾系統結構機身系 動力推進系統航電飛控系統座艙內飾系統圖23.eVTOL
整機集成掌握自主研發、快速迭代能力由于制造技術復雜、各部分核心技術門檻較+上游研發和集成的角色。作為eVTOL主機廠核心技術實力的體現之一,整機集成代表了主機廠對各個子系統掌控與調教能力,提高系統口和模塊設計,主機廠可以提高零部件通用少后期使用運維的調試和維護成本,提高全生命周期內的整體性價比,從而增強產品的市場競爭力。具體到制造和運營層面,采取自建產能的方式可以更好地掌握工藝制造參數,保持在產能爬坡和后續產品迭代時的協同開發與質量管理,進而有利于產品性能和設計的持續優化。然而,對資金并不充裕的初創企業來說,自建產能也意味著企業現金流存在較大壓力,并且也意味著未來產能增長會有巨大的內部阻力。歸根到底,自建產能亦或是外包代工,需要綜合評估企業自身競爭力與現實資源約束之間孰輕孰重。
航電設備與飛控系統自主研發與國產化合作驅動國際上,歐美在通用飛機和eVTOL航電和飛控系統領域處于絕對領先地位。全球主流機載公司基本都和相關eVTOL主機廠達成合2021年,Joby宣布采用GarminG3000集成駕駛艙,Archer的MidnighteVTOL也采用Garmin的G3000集成駕駛艙,Avidyne航電和BetaSkyDrive象是Eve,霍尼韋爾推出云化航電平臺,主要的eVTOL整機合作商是韓國現代的Supernal和英國的Vertical。這些系統被廣泛應用于通用航空及新興的eVTOL市場,涵蓋從導航比之下,中國的航電和飛控系統研發仍處于300飛機等個別機型已嘗試使用國產航電系統,但在系統架構設計、小型化設計和低成本化設計等方面仍有很大提升空間,通用航空航電和飛控產品依然主要依賴進口。隨著eVTOL近幾年在國內的發展,逐步帶動了航電和飛控初創企業以及中航工業的軍品轉民用化發展趨勢。但目前的解決方案都處于研制階段,尚未取中國的eVTOL企業想要在供應鏈上實現自主可控,需與國內機載設備供應商共同成長,實現最終航電和飛控系統的產品化應用。能源系統期待固態電池獲得突破作為eVTOL技術的核心,電池的性能和安全性直接決定了整機的市場接受度。能量密度方面,eVTOL垂直起降所需的動力是地面行駛的10-15400Wh/kg,且未來或將達到1000Wh/kg的能量密度要求,遠超當前車用動力電池。起降階段對電池瞬時充放電倍率的要求在4C-5C外,eVTOL對電池的安全性和循環壽命亦有極高要求。相比傳統液態電池,固態電池以固態電解質替代電解液和隔膜,能夠提升電池性能,增強安全性,尤其在應對熱失控和機械擠壓方面表現突出(圖25)
(EUCARhazard
C-rate(h- EV動力電池eVTOL1,200Wh/kg。當前技術水平條件下的電池能量密度僅能滿足小型全電飛行器短程飛行要求eVTOL電池瞬間充放電倍率需在4C-5C以上,而量產的新能源汽車動力電池充電倍率普遍從1C-2C階段向3C-4CeVTOL30120秒。因此,eVTOL電池(10秒)eVTOL飛行器的主流500510005800-15002,000-2,500次左右。動eVTOL后期運維保養成本eVTOL5C10%的功率損耗,而電4%。電池老化后的功率損耗將會進一步加劇相比新能源汽車,eVTOL1.熱蔓延要求:各電芯相互獨立不發生熱2.包容性要求:20%電芯熱失控,也可以滿足包容性要求;3.適墜性要求:15.2米跌落不發生熱失控等資料來源:Xiao-GuangYang、TengLiu等人,Challengesandkeyrequirementsofbatteriesforelectricverticaltakeoffandlandingaircraft圖25.動力電池在新能源汽車和eVTOL國家層面,2024年3月27日,工信部等四部門印發的《通用航空裝備創新應用實施方案(2024-2030年》明確提出推動400Wh/kg級航空鋰電池產品量產。鑒于傳統液態鋰電池在能量密度上的局限和eVTOL對電池性能的苛刻要求(圖26eVTOL市場渴望實現新型電池的大規模應用。140-180℃,>300℃,圖26.
動力推進系統高效與安全性驅動的國產化優勢目前,電機廠商與eVTOL主機廠的合作多基于隨機適航的需求,形成了高客戶粘性。由于適航認證要求復雜且嚴格,一旦通過,主機廠與電機供應商之間的合作關系往往會非常穩固,切換供應商帶來的產品可靠性風險較大。從全球市場來看,早期進入eVTOL領域的主機廠如Joby、峰飛等,普遍傾向于進行電推進系統的自主研發。時的科技則采用了賽峰提供的高性能、高功率密度電機。在國內市eVTOL電機電控供應商包括臥龍
電驅、天津松正和邁吉易威等公司,與國內主機廠建立了密切合作關系,以滿足日益增長的市場需求。從技術指標來看,國產驅動電機在關鍵性能上已經接近甚至達到國際領先水平(圖27)國產電機在峰值功率、轉速和效率等方面處于領先地位,在功率密度和轉矩密度等方面表現優異與國際知名品牌,與寶馬和通用的電機相比不相上下。這表明,國產電機在eVTOL的應用中一定程度可以滿足高標準的動力需求。--美國-RemyHVH250--峰值功率最高轉速峰值扭矩峰值效率功率密度轉矩密度圖27.
對于涉及飛行安全和適航認證車企是沒有經驗的,需要來自主機廠更加明確的技術需求和算法方案。針對電機控制算法和系統集成,企業可以考慮自主研發,確保技術的領先性和安全性,
還可以更好地適應不斷變化的市場需求。與此同時,對于標準化程度較高、技術成熟的電機組件,尤其是在成本控制和生產效率方面,可與國內領先的供應商合作或外包的方式進行,在確保技術質量的同時,大幅降低生產成本和縮短產品上市時間。結構機身全球碳纖維市場國產化崛起碳纖維因其卓越的強度與輕量化特性,成為eVTOL機體結構的核心材料之一。其拉伸強度是eVTOL中具有極大的應用潛力。在當前的eVTOL設計中,機體結構中高達70%的材料為復合材料,其中碳纖維復合材料占據了90%StratviewResearch預測,eVTOL行業對復合材料的需求預計將在6年內增長約20 其他零
圖28.碳纖維在eVTOL
,碳纖維的主要優勢包含質輕高強度、耐腐蝕性、高溫耐受性、電磁干擾防護等特點。在eVTOL材料需求持續牽引下,低成本、高效率、規模化制造將是碳纖維復合材料在該行業的重要發展趨勢。另外由于eVTOL必須借助復雜的翼型和機身曲面來獲得更好的飛行性能,而復合材料的成型特點有利于復雜曲面的生產,使得更先進構型的生產成本與
簡單構型幾乎沒有差異,這是eVTOL先進構型得以出現的重要原因。供應鏈布局方面,國外碳纖維供應商主要包括日本東麗、美國赫氏、索爾維等。它們憑借在民航復材結構件上的技術積累,形成了強大的市場壁壘。在國內,光威復材、吉林化纖、中復神鷹等碳纖維廠商正在不斷提升技術能力,縮小與國際先進制造商之間的差距。惠柏新材、上緯新材等樹脂廠商以及中航高科、中國恒瑞、安泰復材等碳纖維復材
預浸料和零部件廠商也擁有豐富的產業經eVTOL(圖29)分 公 相關業公司有已通過大飛機PCD適航認證且有成熟生產控制和應用體系的T300級,有在無人機上已得到廣泛使用T700S級,還有在部分結構可能會用到的、在國內相對更成熟穩定的M40JT800M55J級公司高性能碳纖維材料目前已經在與國內幾家知名的飛行汽車(飛行器)的研
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