報告日期:2025年04月18日投資要點投資要點evTOL產業快速發展,evTOL電機未來潛在空間巨大2023年12月中央經濟工作會議首次將"低空經濟"列入戰略性新興產業,并且中央及各地方政府出臺投資評級:看好分析師:吳起滌執業登記編號:A0190523020001研究助理:陳恒發執業登記編號:A0190123040006相關文章20250328-《低空經濟專題之evTOL研究:evTOL商業進程提速,多元場景驅動開拓千億市場》宣布低空經濟司正式掛牌成立,宣布低空經濟司正式掛牌成立,這是我國低空經濟發展的關鍵里程碑,對低空經濟各領域發展意義深遠。電動垂直起降飛行器(evTOL)機相比,evTOL更加低碳環保、噪聲更低、自動化等級更高靠性高的優勢。隨著城市空中交通的興起,evTOL產業快速發展。evTOL電機價值量占比高,且由于航空飛機對于安全性要求極高,為了保證故障率降低到要求范圍內,飛機全生命周期內通常要多次更換電機,根據我們的測算,預計到2030年,中期維度看evTOL電機前裝市場規模為107.9億元,后期維修替換市場規模為323.7億元。evTOL電機功率密度要求高,產品研發驗證周期長evTOL運營環境更復雜,電機需要具有更好性能和更高安全性。與新能源汽車相比,evTOL電機具有安全性、環境適應性、功率密度等要求。此外,電驅系統作為核心動力單元,供應商需要在產品早期開發階段就開始配合主機廠進行設計和研發,并參與后續適航取證過程,開發和驗證周期很長;同時電機供應商在航空行業經驗、航空級別的實驗室和試驗檢測設備、高功率密度電機技術基礎等方面也需要長時間和大量投入,才有機會得到下游主機廠認可。evTOL電機功率密度革命加速,推動材料和工藝進步evTOL電機未來技術演進的核心在于提高功率密度。功率密度的提升意味著在相同體積和重量條件下,電機可輸出更強勁動力,對航空領域意義重大。因飛機內部空間緊湊、起飛重量受限,高功率密一目標需多方面創新:研發高性能磁性與導電材料,優化電機設計和制造工藝,借助先進仿真技術進行精細化設計,以及創新散熱技術保障電機穩定運行。建議關注:建議關注:)臥龍電驅:國內電機龍頭,積極推進evTOL產品研發;2)英博爾:深耕新能源汽車動力系統領域,起步于與億航智能合作;3)宗申動力:國內中小型動力領航者,民營航發創新型企業;4)云路股份:專注于先進磁性金屬材料的設計、研發、生產和銷售,正積極進行電機用非晶材料的技術研究。evevTOL技術進展和成本下降不及預期的風險低空管制配套政策和能力不及預期請閱讀最后評級說明和重要聲明2 3 3 6 8 8 圖表目錄圖1:地方政府高度重視低空經濟產業發展 4圖2:不同里程下,evTOL與火車、汽車和飛機耗時對比 5圖3:evTOL在綜合用時、碳排放、私密性、舒適性等方面具有較為明顯的優勢 6圖4:evTOL運營成本有望將至直升機的1/5 6圖7:evTOL成本構成 7圖6:evTOL主要構型分類 8圖7:部分evTOL機型示意圖 10圖8:無刷直流電機示意圖 圖9:永磁同步電機示意圖 圖10:當前及未來永磁材料的磁能積與工作溫度 14表1:國家層面低空經濟相關政策梳理 3表2：eVTOL電機中期市場空間(億元) 7表3：eVTOL主要構型優缺點 8表4：部分eVTOL機型的電機情況梳理 10表5：電動汽車電機主要指標 12表6：電動飛機電機主要指標 12表7：電機主要冷卻方式特點 14表8：電機集成方式特點 15表9:相關公司萬得一致盈利預測 163—、evTOL產業快速發展,evTOL電機未來潛在空間巨大1.低空政策密集出臺,evTOL產業發展迅速中央政策:頂層政策密集出臺,低空經濟寫入2023年11月中央經濟工作會議、2024年空經濟等若干戰略性新興產業",將低空經濟定義為戰略性新興產業。2024年兩會,十四屆全國人大二次會議作政府工作報告時指出,"積極培育新興產業和未來產業"、"積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎",低空經濟被定義為新增長引擎。2024年12月25日,國家發改委牽頭交通、民航、工信、公安等多部門,宣布低空經濟司正式掛牌成立,這是我國低空經濟發展的關鍵里程碑,對低空經濟各領域發展意義深遠。動國際合作等方面的努力,低空經濟司將有效推動我國低空經濟的高質量發展。展望未來,隨著低空經濟司的成立和各項政策的落地實施,我國低空經濟將迎來更加廣闊的發展前景。表1:國家層面低空經濟相關政策梳理2021.02國家綜合立體交通網規劃綱要2022.06專項規劃設定通用航空的安全、規模、服務等16個具體指標。2022.11中華人民共和國空域管理明確空域用戶定義,標志著我國空域放開有實質性突2023.06無人駕駛航空器飛行管理暫行條例填補我國無人駕駛航空器管理法規空白,具有里程碑意義。2023.12國家空域基礎分類方法將空域劃分為A、B、C、D、E、G、W等7類,保證空域資源有效利用。2024.01無人駕駛航空器飛行管理暫行條例實施2024.02.23中央財經委員會第四次會議42024.03.27通用航空裝備創新應用實施方案加快通用航空技術和裝備迭代升級,為培育低空經濟新增長極提供支2024.07.30中央政治局會議習近平總書記在中共中央政治局第十六次集體學習時強調,"要做好國家空中交通管理工作,促進低空經濟健康發展",進一步明確了國2024.10.23工信部新聞發言人、總工程師趙志國在新聞發布會上表示,要培育壯大低空經濟、商業航天、生物制造等新產業新賽道。2024.12.25國家發改委牽頭交通、民航、工信、公安等多部門,宣布低空經濟司正式掛牌成立,這是我國低空經濟發展的關鍵里程碑,對低空經濟各領域發展意義深遠。資料來源:政府官網,源達信息證券研究所地方政府響應中央號召,依托于自身稟賦開放發展低空經濟。隨著低空經濟在全球范圍內的興起,越來越多的省份開始認識到這一新興產業的巨大潛力,并將其作為推動地區經濟發展的新引擎。在我國,低空經濟的發展已經成為國家戰略的一部分,各級地方政府紛紛響應中央政府的號召,積極探索和推動低空經濟的本地化發展。圖1:地方政府高度重視低空經濟產業發展資料來源:前瞻產業研究院,源達信息證券研究所evTOL即電動垂直起降飛行器,是低空領域的新型飛行器,潛在市場潛力大。電動垂直起降飛行器(ElectricverticalTakeoffandLanding,evTOL)區別于常規飛機的主要技術特機、電池和自動化技術的發展,與常規直升機相比,e5化等級更高,并由此產生了運行成本低、安全性和可靠性高的優勢。隨著城市空中交通evTOL用電池代替燃油箱、用電機代替發動機、用旋翼取代螺旋槳,采用分布式動力系統、了傳統構型的限制,運行過程更加可靠。l綠色環保evTOL噪音小的優點將使其盡可能地飛到社區中心,延長evTOL在城市內的運行時間。l提效省時與汽車火車相比,evTOL出行效率更高,保時捷管理咨詢測算路程在50-400km之間時evTOL耗時將顯著縮短。圖2:不同里程下,evTOL與火車、汽車和飛機耗時對比資料來源:保時捷管理咨詢,源達信息證券研究所6圖3:evTOL在綜合用時、碳排放、私密性、舒適性等方面具有較為明顯的優勢資料來源:保時捷管理咨詢,源達信息證券研究所l運營經濟成本的l/5。圖4:evTOL運營成本有望將至直升機的l/5資料來源:麥肯錫咨詢,源達信息證券研究所2.evTOL電機價值量占比高,未來潛在空間巨大evTOL的核心子系統主要包括機體、綜合航電系統、飛控系統、能源系統、動力系統以及電氣系統六大類。典型的evTOL產品含有上百套設備,十多7應鏈發展趨勢判斷,雷達與機載系統作為evTOL的"大腦"和"眼睛",航認證門檻較高,在未來相當長時間內仍需依賴傳統航空航天供應商提供軟硬件解決方案。evTOL動力系統及能源系統成本占比達50%左右。e10%5%。圖5:evTOL成本構成動力系統結構與內部件航電與飛控能源系統裝配資料來源:Lilium官網,源達信息證券研究所預計到2030年,中期維度看evTOL電機前裝市場規模為107.9億元,后期維修替換市場規模為323.7億元。核心假設:1)參考Lilium公司的成本結構,以及新能源汽車的電機高,為了保證故障率降低到要求范圍內,飛機全生命周期內通常要更換3次電機。結合此前期維修替換市場規模為323.7億元。2025年-2030年evTOL市場空間1079.1動力系統及能源系統成本占比50%電機成本占比20%evTOL電機前裝市場空間107.98evTOL電機后期維修替換市場空間資料來源:源達信息證券研究所二、evTOL構型多樣動力方案各異,高功率密度電機驅動1.動力系統:evTOL構型豐富,主流廠家方案各異的最大航程、巡航速度、飛行高度、乘客數量與最大載荷等核心性能參數存在差別,進而帶圖6:evTOL主要構型分類資料來源:保時捷管理咨詢,源達信息證券研究所復合翼和傾轉旋翼構型為發展主線,尋求新構型技術突破。目前evTOL尚處于研發階段,傾轉旋翼構型和復合翼構型,較容易實現商業化。表3:evTOL主要構型優缺點9旋翼系統功能垂直起降和巡航階段均使用獨立螺旋槳分別實現垂直起降和巡航。通過改變推力方向實現垂直起降和巡航。通過改變推力方向實現垂直起降和巡航。優點多旋翼構型具備垂直起降能力,能夠在狹小的空間內起降,不受跑道限制;多旋翼構型具有較高的操縱性和機動性,可以在城市中靈活飛行;由于多旋翼具有多個旋翼,其自穩性相對較高,可以實現穩定的飛行;機械結構相對簡單,飛行器安全冗余度較好,技術實現難度較低。該構型具有高速和長航程的能力,可以實現更遠距離的出行和高速巡航;飛行控制系統簡單,產品研發技術門檻較低,研發速度更快,生產與維護成本和難度更低。傾轉旋翼構型可以在垂直起降和水平飛行之間轉換,具備較高的速度和航程;傾轉旋翼構型既可以在城市中進行垂直起降,又可以在長距離飛行時以高速巡航,適應1.該構型具有高速和長航程的能力,可以實現更遠距離的出行和高速巡航;2.相較于其他構型,該構型具有噪音低、私密性高、地面損失控制好的優點;3.相較于螺旋槳驅動的構型,該構型氣動效率更高,增程潛力更大;4.涵道構型使得噪音傳播具有指向性,通過在涵道內壁布置聲襯降低噪音。缺點1.多旋翼構型由于需要維持多個旋翼的運轉,能和續航能力;2.由于空氣動力學特性的限制,多旋翼構型的速度相對較低,無法實現高速飛行;3.因開放性的螺旋槳設計,飛行器在空中飛行時給地面帶來的噪音較大,一旦出現事故,對地面人員造成的傷害烈度較高,且尚無突破性解決方案。1.垂直升力系統在平飛巡航階段是"死重",且產生額外阻力,限制了整機有效載荷;限制的前提下)導致巡航構型的爬升率和速度較1.傾轉機械設計和飛控系統復雜,開發風險和試飛難度大,研制風險和成本較高,需較長的開發周期和適航認證過程;2.傾轉旋翼構型通常對載荷和乘員數量有一定限制,無法滿足大規模1.矢量推進的機械結構與飛行控制系統復雜度較高,產品開發與測試周期較長,投資較大。代表機型資料來源:保時捷管理咨詢,源達信息證券研究所動力系統是evTOL的核心動力單元,主流廠商方案各異。它們直接決定了飛機的能源利用及各類產品機型之間,差異性較為顯著。1)動力結構方面:有的機型有的則傾向于分布式動力架構。2)動力數量方面:有的飛行器配備多個電機以滿足不同部位的動力需求,有的則根據自身任務和設計特點,確定相對較少的動力單元數量。3)分布任務,采取非對稱分布來優化飛行性能。4)性能參數方面:不同機型的電機功率、轉速、用,使得每款飛行器在動力表現上呈現出各自獨特的特點。圖7:部分evTOL機型示意圖資料來源:各公司官網,源達信息證券研究所表4:部分evTOL機型的動力系統情況梳理矢量推力采用永磁同步電機,電控系統高度集成,可實現對多個電機的精確控制和協調,具有高冗余性,配備12個電機。矢量推力采用永磁同步電機,電控系統精度高,能確保飛行安全,支持多種飛行模式切換,配備12個電機LiliumJet涵道風扇固定翼推進系統成本占比超40%,采用碳化硅器件優化功率密度和散熱設計,推進電機功率可達80-100kw,峰值功率突破110kw,配備36個可動涵道推進系統。多旋翼采用多個無刷直流電機,電機電控在成本占比10%20%通常需配置至少8個電機,電控系統可實現對多個電機的協調控制,配備18個旋翼億航EH216-S多旋翼點,電控系統具備高安全性和可靠性,可實現無人駕駛控制,配備16個旋翼。NextGen多旋翼搭載碳化硅逆變器,電控系統先進,已完成多次穩定飛行測旋翼。復合翼采用混合動力系統,電機電控技術成熟,具有較高的燃油效率和較低的運營成本,配備6個電機。EveEvev3復合翼采用電動推進系統,電機功率密度高,電控系統智能化程度高,可實現多種飛行模式的平滑切換,配備4個電機復合翼采用高性能電機,電控系統具備先進的能量管理系統,可優化電池使用效率,延長航程,配備8個電機。BetaALIA-250復合翼采用電動垂直起降和水平飛行模式,電機功率大,電控系統可靠性高,可在多種環境下穩定運行,配備4個電機資料來源:各公司官網,源達信息證券研究所2.核心壁壘:evTOL電機功率密度要求高,產品研發驗證周期長場景。無刷直流電機省去電刷和換向器,效率高、維護成本低且壽命長,但功率相對較小,更適合無人機。永磁同步電機與之結構相近,但借助編碼器測定轉子位置并采用正弦波驅動電流,具備更高、更平穩的扭矩、更高的效率以及更低的噪音,其圖8:無刷直流電機示意圖圖9:永磁同步電機示意圖資料來源:鵬芃科藝官網,源達信息證券研究所資料來源:鵬芃科藝官網,源達信息證券研究所evTOL運營環境更復雜,電機需要具有更好性能和更高安全性。與新能源汽車相比,evTOL電機具有安全性、環境適應性、功率密度等要求:1)安全性:緊急情況下冗余50%功率輸出,第一指標。2)環境適應性:可以適應海拔800012000m,極冷極熱-90C~70C.3)功率密度要求高:電機重量是電動飛機的設計要求的重要指標。4)螺旋128125130828012800128008810106001039027025036032528097%97%97%97%97%2.6/3.82.444.3/7.17.1//8.5資料來源:《電動航空用高性能動力系統的研發及應用》,源達信息證券研究所表6:電動飛機電機主要指標11053708226010910950040005500320026006200冷卻方式水冷水冷水冷風冷油冷風冷2.64.342.76.5防護等級IP65IP65IP65IP65IP21資料來源:《電動航空用高性能動力系統的研發及應用》,源達信息證券研究所電驅系統作為核心動力單元,驗證周期長。電驅系統作為核心動力單元,供應商需要在產品早期開發階段就開始配合主機廠進行設計和研發,并參與后續適航取證過程,開發和驗證度電機技術基礎等方面也需要長時間和大量投入,才有機會得到下游主機廠認可。型號合格證生產許可證、適航證為民用航空器適航所需的"三大通行證"。根據《中華的技術鑒定和監督。民用航空器適航需要取得3項合格證,分別是:l型號合格證(TC):任何單位或者個人設計民用航空器,應當持航空工業部對該設計項目的審核批準文件,向民航局申請型號合格證。簡言之:證明設計是安全可靠的。l生產許可證(PC):任何單位或者個人生產民用航空器,應當具有必要的生產能力,并應當在獲得型號合格證后,經航空工業部同意后,向民航局申請生產許可證。簡言之:工廠生產的質量體系完善,生產出來的都能滿足要求。l適航證(AC):按照規定生產的民用航空器,須經民航局逐一審查合格后,頒發單機適航證。簡言之:飛機有合格證,自帶身份證明。向中國民航局遞交型號合格證申請,直到2023年10月,歷時近3年時間才取得型號合格3.技術趨勢:evTOL電機功率密度革命加速,推動材料和工藝進步量受限,高功率密度電機可提升飛行速度、爬升能力和續航里程等性能指標,助力電動飛機解決電池續航問題。實現這一目標需多方面創新:研發高性能磁性與導電材料,優化電機設計和制造工藝,借助先進仿真技術進行精細化設計,以及創新散熱技術保障電機穩定運行。l碳納米管導線電工材料是高功率密度高效電機的基礎,碳納米管導線有助于提高電機導電性能。目前所有的航空電機的繞組都是銅導線,銅的導電性好,然而密度大且電導率隨溫度上升而下降。納米管導體相比銅導體密度小,具有更好的導電率,并且電導率隨溫度上升不會下降。然而將單個碳納米管導體連接為碳納米管導線的工藝復雜,并且形成的碳納米管導線電阻率大。隨著碳納米管合成技術和制備工藝的突破,預計在未來15-30年間,碳納米管導線將會大量應用到航空電機技術領域,提高電機系統功率密度。l納米復合永磁材料高性能永磁電機離不開永磁材料的突破,高的磁能積能夠有效提高永磁電機功率密度。不同永磁材料在不同的工作溫度下磁能積不同,當前釹鐵硼永磁材料和衫鈷永磁材料均具有高的磁能積,衫鈷最高運行溫度更高,但是以磁能積下降為代價。高磁能積釹鐵硼材料的突破仍在繼續。美國能源部正在研究少稀土高磁能積的永磁材料,未來納米復合永磁材料將會提圖10:當前及未來永磁材料的磁能積與工作溫度資料來源:《飛機電氣化背景下的先進航空電機系統》,源達信息證券研究所l高效散熱航空電機必須要有一個高效的冷卻系統,能保證它的工作安全性、可靠性和高功率密度。備的安全性,嚴重時會使絕緣材料加速老化,大幅度縮短電機的使用壽命,甚至導致電機著介質的冷卻方式有自然冷卻和吹風冷卻,以滑油為冷卻介質的冷卻方式有循油冷卻和噴油冷水冷利用水循環帶走熱量,需配備水泵、散熱器等設備。散熱效率高,能快速將熱量散發;冷卻效果均勻,避免熱點產生;噪音低;在高溫環境下表現穩定。結構復雜,需額外安裝泵等組件,增加了系統重量和故障點;維護成本高,需定期更換冷卻水或添加防腐劑,且要防止漏水等;安裝成本高;對環境適應性稍差,如需考慮防凍等問題。風冷依靠風扇使空氣流動帶走熱量,結構相對簡結構簡單,無復雜的水路或油路系統,故障點少;重量輕,適合對重量敏感的場景;維護方便,只需定期檢查風扇狀態;成本低,制造和裝配成本低;不受環境影響,環境適應性強。散熱效果相對較差,在大功率或高功率密度場合難以滿足散熱需求;噪音較大。油具有良好的絕緣性和潤滑性,油具有良好的絕緣性和潤滑性,可直接與電油的比熱容和導熱系數相對較低,單使用油作為冷機內部部件接觸,散熱效率高,能有效降低繞次循環帶走熱量有限,散熱效率低于卻介質,通過油組等高發熱部件的溫度;可同時對定子和轉水冷;油的黏度較大,會增加電機轉子的循環來散熱,油冷子進行冷卻,冷卻效果更全面;結構相對緊旋轉時的能量損失;冷卻系統需配備有直接油冷和湊,省卻了水冷所需的復雜水道和部分組件;嚴格的過濾裝置,以防止雜質影響電間接油冷兩種維護相對簡單,只需定期檢查油位和油質,更機絕緣層;成本較高,且存在一定的漏方式。換潤滑油即可。油風險。資料來源:技術鄰,源達信息證券研究所在飛機電氣化背景下,航空電機系統逐步往綜合化、集成化方向發展。集成特征主要包括:3)系統級集成:航空電機系統與發動機系統、液壓能源系統的集成。功能集成與復用將多種功能集成到一個部件或模塊中,實現一物多用。功能部件減少部件數量,降低重量和體積;提高系統可靠性;降低成本;簡化維護。設計復雜度高,需兼顧多種功能;可能影響單一功能的性能;故障排查和修復難度大。部件級集成將多個獨立部件整合為一個緊湊的組件,如將電機、控制器、減速器等集成一體。電機、控制器、傳感器、傳動部件等提高空間利用率;減少連接點,降低故障風險;增強系統整體性;便于安裝需要高精度制造和裝配;散熱和電磁兼容性設計難度增加;對部件的可靠性和耐久性要求更高。系統級集成從系統層面進行整體設計和優化,將電機與航空器的其他系統(如燃度融合。電機系統、能源系統、控制系統、航空器結構等實現系統協同工作,提高整體性能和效率;優化能源管理和分配;增強航空器的綜合性能;降低系統總重量。需要跨學科、跨系統的設計和協調;系統復雜度大幅增加;驗證和測試難度大;對系統集成商的技術能力要求極高。資料來源:技術鄰,源達信息證券研究所三、投資建議表9:相關公司萬得一致盈利預測臥龍電驅600580.SH3.382.510.912.6117.32