eVTOL全景图谱,低空经济未来已来

wrj_sw

智导者  智融道合军民融创平台



中关村军融会自主可控专委会

阅读前，请您先点击上方名片，再点击“关注公众号”，这样您就可以轻松收到“AI智导者”的优选文章。

导读

eVTOL拆解Electric Vertical Takeoff and Landing
低空经济由战略新兴产业主导，是加快新质生产力发展的重要经济形态。2024年“低空经济”首次被写入政府工作报告，伴随政策持续发布及完善，eVTOL技术进步及城市空中交通需求逐步提升，eVTOL航空器行业持续发展。2024年被认为是eVTOL商业化落地元年。

01定义

eVTOL，英文全称为Electric Vertical Takeoff and Landing，中文名为电动垂直起降飞行器，一般指载人或较大载重物流用途的飞行器。



图源：Grand View Research
02应用场景

eVTOL不依赖跑道，可以在空间有限的城内城际范围内开展空中载人、载货作业，应用场景主要包括低空旅游、日常通勤、空中物流、消防救援、医疗救助等中短途(20.300km)、低空(<300m)应用。



03政策

“低空经济”从 2023H2 起多次在国家级政策或者工作会议中重点提及。从国家政策来看，低空经济最早在 2021年的时候首次被写入国家规划，而政策的密集出台和催化集中在 2023 年下半年以来。《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035 年)》明确提到，到2025年eVTOL实现试点运行，并鼓励珠三角等地设立低空经济示范区。2023年12月的中央经济工作会议、2024年政府工作报告都提到了低空经济作为新兴产业积极培育。

多地地方政府在 2024年工作报告中重点提到发展低空经济。在顶层政策的导向支持和法律层面更精细化的管理条例出台后，多地地方政府也开始了对低空经济的大力部署。据不完全统计，云南、四川、北京、广东、海南、湖南、山东等多地地方政府在 2024年工作报告中均不同程度地提到了要发展低空经济。



图 / 国内政策梳理

来源：中泰证券

04分类

根据垂直飞行协会(VFS)主办的eVTOLNews网站，eVTOL可被重点划分为三类：多旋翼型(Multi-copters)、升力+巡航型(Lift+Cruise)、失量推力型(Vectored Thrust)，选择合适的构型对于eVTOL航空器的研制至关重要。



图 / 三种eVTOL技术路线的产品图和设计示意图

1、多旋翼型

多旋翼型采用分布式旋翼设计，无机翼或有短机翼，巡航和起飞着陆阶段均依靠旋翼提供升力，技术风险和研制难较低，可靠性高，具有悬停状态的最佳效率，eVTOL初创公司大多采用多旋翼型作为前期产品。

2、升力+巡航型

升力+巡航型即复合翼型，使用独立螺旋桨分别实现垂直起降和巡航。该类型受到传统航空企业的偏爱，由于配置了专用的水平推进螺旋桨，且设计和飞控系统相对简单，可以有效地提升巡航效率、航程和安全性。同时研制速度较快，研制风险和成本较低，生产和维护简单。监管部门有着熟悉的适航路径和符合性方法，在市场准入方面较为宽松。

但另一方面，垂直升力系统在平飞阶段属于“死重”(对当前飞行没有帮助，却必须携带的部件重量)，且会产生额外阻力，在经济效益和设计思路上较为逊色。

3、矢量推力型

矢量推力型包括倾转旋翼和涵道技术等在内，在不同使用阶段通过改变推力方向实现垂直起降和巡航。在综合考虑航程、巡航速度和载重比方面优势明显，具有较好的有效载荷、最大起飞重量和运营经济性，使其在未来商业场景中为用户节约更多出行时间。

但同时，复杂空气动力学问题也带来了飞控系统和机械设计上额外的技术挑战，导致了目前较高的事故风险。





图  / eVTOL技术路径对比

图源：保时捷管理咨询

从技术路径来看，多旋翼结构简单最为成熟，有望最先实现商业化；矢量推力/倾转旋翼难度最大性能更优，复合翼介于两者之间。根据航空产业网对全球eVTOL重点型号的统计，目前垂直起降固定翼/复合式占比最高，达44%；其次为量推力型，占比约33%；多旋翼占比最少，为17%。
05市场前景

eVTOL目前正处于研发验证到应用的转型期，在运营方面降本潜力巨大，商业化应用领域广阔，订单和政策支持落地进展迅速。

2023 年全球 eVTOL 飞机市场规模估计为 13.5 亿美元，预计在2024年将达到20.7亿美元，预计 2024 年至 2030 年的复合年增长率为 54.9%。



图源：Grand View Research

从 2024 年到 2030 年，美国的 eVTOL 市场预计将以 53% 左右的复合年增长率增长。在美国，技术和支持法规的进步正在加速 eVTOL 飞机市场的发展，成为应对城市交通挑战的革命性解决方案。

从 2024 年到 2030 年，亚太地区的 eVTOL 市场预计将以超过 60% 的最高复合年增长率增长。快速的城市化步伐以及主要城市交通拥堵的加剧，使 eVTOL 等高效的替代交通解决方案变得非常重要。据估计，从 2024 年到 2030 年，中国、印度和日本 eVTOL 市场将大幅增长。

根据国新办数据，2023年中国低空经济规模超过5000亿，预估到2030年突破两万亿。

06融资规模

近几年，全球eVTOL主机企业数量显著增长。据统计，目前全球已有百余家eVTOL 企业。5家eVTOL 国际企业成功在美股上市。



从融资规模看，根据航空产业网2024年2月6日的报告数据，eVTOL行业累计融资规模超过 110亿美元，其中，81%的融资额由前10的企业拥有。大部分融资资金由头部少数企业拥有。Joby、Archer、Lilium 融资规模靠前，达到10亿美元以上。国内，小鹏汇天自2021年10月进行首次融资后，融资规模达到5亿余美元；亿航智能自 2014 年成立后，历时5年于2019年12月在美股上市迄今为止获得近2亿美元的融资；广东海鸥飞行汽车、峰飞航空、时的科技、零重力飞机、沃兰特、御风未来、沃极步耀、亿维特等均进入“亿元俱乐部”。



图 / eVTOL融资额前十企业占比达81%



表 / 国内eVTOL企业融资情况(截至2023.2)
07主要玩家

eVTOL处于汽车、飞行器、自动驾驶等技术交叉领域，全球主要玩家包括传统航空领域的波音、空客、贝尔、中航工业等，汽车领域的丰田、吉利、小鹏等，初创公司Joby、Archer、LILIUM、亿航智能等。





图 / 不同公司eVTOL产品对比

图源：浙商证券研究所

『制造前沿』已将国内外eVTOL主要企业做了详细的盘点，点击下方标题即可阅读。

●盘点中国领先飞行汽车 （eVTOL）！

●过于先进，盘点世界知名飞行汽车 （eVTOL）！

08产业链

eVTOL的产业链包括上游零部件、中游整机制造和下游运营服务三个主要部分。对于 eVTOL的电池而言，需要满足高能量密度、高倍率的性能以及轻量化的要求；机身材料方面也是同样追求轻量化，碳纤维是轻量化材料的选择之一。中游整机制造和下游运营服务环节和传统的航空产业链有一定交叉，包括航空器、空管系统、飞行仿真、低空运营等。



图 / eVTOL 产业链相关标的

eVTOL 产业链较长，主机厂主要承担的是整机研发和集成的任务。eVTOL的核心子系统主要包括机体、综合航电系统、飞控系统、能源系统、动力系统以及电气系统六大类。

1、机体



机体主要采用碳纤维复材，低成本高效率的热塑性复材或为趋势。碳纤维复合材料以树脂基碳纤维复合材料为主，占据市场近90%的份额。航空航天和风力发电领域为树脂基碳纤维复合材料最大需求端，需求占比达50%。

eVTOL 复材使用占比70%以上，主要用于结构件和推进系统。其中，超过90%的复材为碳纤维复材，约10%的复材以保护膜的形式使用玻璃纤维增强。

国外，碳纤维供应商包括日本东丽、美国赫氏、索尔维等，东丽已经与 Joby 和Lilium 合作，这两家 eVTOL 主机厂属于行业头部厂商。美国赫氏公司和索尔维公司也是早期进入者，分别与Archer和Vertical Aerospace 建立了合作。

国内，光威复材、吉林化纤、中复神鹰等碳纤维厂商，惠柏新材、上纬新材等树脂厂商，以及中航高科、中国恒瑞、安泰复材等碳纤维复材预浸料和零部件商拥有丰富的产业经验，多型产品可用于 eVTOL飞行器。

2、动力与能源系统



eVTOL采用分布式电力推进技术(DEP)。目前，国内外eVTOL主要采用纯电动力。永磁同步电机是 eVTOL 电机首选。飞机电推进系统中电机向更大功率、更高功率密度方向发展。Joby 采用的电机峰值功率达 236kW，重量仅 28kg。

相比新能车电池，eVTOL要求电池具有更高的能量密度。当前电池单体电芯的能量密度最高水平在 300Wh/kg 左右，电池包能量密度约 220Wh/kg，远低于航空燃油的比能量。电池的技术限制了飞行器的航程，因此，航空业对动力电池单元能量密度提出了明显高于电动汽车能量密度的要求(近期>300Wh/kg，远期目标>500Wh/kg)。





图 / 航空动力电池相关企业及进展

3、航电系统



航空电子系统(Avionics)，简称航电系统，是飞机上所有电子设备的总和常被形象地称之为飞机的中枢神经系统。其设计水平直接影响飞机的安全性和可靠性，同时也影响飞机的经济性和舒适性，航电系统一般分为传感器系统(惯性导航系统、大气数据计算机、雷达、各种无线电导航接收机等)、控制系统(飞行控制系统、发动机控制系统等)，以及作为人-机接口的综合电子显示系统。航空电子系统的主要功能包括飞行控制、通信导航、监视、显示等。

目前国际上，美国在通用飞机航空电子领域居于领导地位，有多家企业可以提供完整的通用飞机航电系统货架产品。我国的通用航空研制体系还有不小的差距，国内通用飞机所使用的航电产品主要依赖进口，自主研发水平亟待提高。

4、飞控系统



飞行控制系统简称飞控系统，可以根据飞行员的操纵指令、飞机飞行状态和环境参数，控制飞机机翼、舵面等，实现飞机稳定飞行和精确机动。飞控系统是 eVTOL 最核心的子系统之一，技术难度较大。eVTOL 主要依赖飞控系统实现飞行器的感知、控制和决策。

作为一种新型的中短途空中交通工具，更侧重于在城市客运(UAM)、区域客运(RAM)、货运、个人飞行器、紧急医疗服务等非长距离场景的应用，eVTOL对飞控系统有低成本要求。同时，适航要求飞控系统需要具有高可靠性。
09Lilium供应商拆解

载人飞行器具有严格的适航审定要求，传统航空头部供应商拥有丰富的经验积累和适航取证经验，先发优势显著。国外eVTOL主机厂如Lilium、Vertical、Eve 等多与传统航空头部供应商合作，以加快自身产品研发和适航取证。





图 / Lilium供应商拆解10应用落地情况

根据张洪等人(2022)，全球约1/4的eVTOL项目处于飞行测试阶段，50%左右的eVTOL项目处于概念设计阶段，多旋翼技术和混合布局技术飞行测试项目占比较高达30%以上。

当前，eVTOL的开发状态总体上还处于从概念设计迈向商业化应用的转折阶段。
11适航取证

依据CCAR-21-R4《民用航空产品和零部件合格审定规定》，对于航空器(包括各种飞机、旋翼机、滑翔机、载人气球等)制造商，从生产到商业化运营共需要三类证件：

型号合格证(TC)：申请人提交的这一航空器的型号设计，满足了相应的适航标准要求；

生产许可证(PC)：申请人已建立了一整套的用于航空器生产的质量系统，能够确保其生产的每一架航空器及其零部件均能符合经批准的设计，并处于安全可用状态;

适航证(AC)：该单机符合经批准的设计，且处于安全可用状态。



图 / 适航取证的几种证书



图表 / 主要eVTOL飞行测试与认证情况表

图源：中泰证券

一般来说，一款eVTOL的适航审批流程为适航证AC(试飞)-型号合格证TC(机型可商业化，但每架产品需单独申请AC)-生产许可证PC(批量化AC授权)-运营合格证0C(运营商需取得)。

从审批所需时间来看，一般多旋翼<复合型<矢量推进型。

亿航智能在 2023 年获得了首个 TC 证书，是 eVTOL 行业的里程碑式突破。2023年12月21日，亿航智能EH216-S 获得由中国民用航空局颁发的型号合格证(Type Certificate，简称TC)，成为全球首个获得适航证的eVTOL，标志着EH216-S的型号设计充分符合中国民航局的安全标准与适航要求，具备了商业运营的资格。据公开信息亿航智能于2020年12月提交申请，从申请到拿证大约花了3年时间。

上海峰飞V2000CG于2024年3月获TC，是全球首款取得型号合格证的吨级eVTOL。从获得TC的周期及中国民航局受理各公司 TC申请的时间来看，预计2026年起将成为我国eVTOL百花齐放的起始年。
编辑：智言
审核：智语
关于我们

军民融创平台

国家军民融创战略为民营企业服务国防与军工建设提供了重大机遇，但企业在“民参军”路上，还存在军事需求不清晰的“盲点”、渠道对接不畅通的“难点”、行业壁垒带来的想干不能干的“痛点”。       北京智导者科技有限公司在国家和北京市相关部门指导下，联合军工企业、地方政府共同创办了智融道合军民融创“民参军”平台，旨在服务民企参军、助力国防建设。目前，平台已转化民营企业产品20余款，参军项目30余项，孵化产品已在导弹武器、地面装备、水下武器以及各类无人系统等重点项目广泛应用，得到军工企业、军队院所的高度认可。



我们衷心期盼有志于国防建设的企业加入“民参军”的行列，为企业开辟广阔的发展领域，为国防科技产业贡献力量！
智融道合 | 智融道合军民融创平台介绍
智融道合 | 2024上半年平台“民参军”产品综述
智融道合 | 平台产品介绍（十一）
智融道合 | 平台产品介绍（十二）
智融道合 | 平台产品介绍（十三）智融道合 | 平台产品介绍（十四）
...智融道合 | 平台项目需求（一）智融道合 | 平台项目需求（二）智融道合 | 平台项目需求（三）

智导者



更多公司介绍，请点击链接：

北京智导者科技有限公司

更多产品介绍，请点击链接：

智导者｜惯性导航系统系列产品

推荐阅读

●珠海航展：从未来到现实，这些炫酷武器打破想象

●火箭军要建博物馆？官方信息来了！

●刘润年度演讲2024：进化的力量（完整版）

●解放军“四大四小”最新格局，剑指全域！

●2024全球十大突破性科技技术

●中国076两栖攻击舰初见雏形，带弹射器的小航母？

●2024年国家杰出青年科学基金获得者简历有多牛？

●五舰同框！“世界名画”惊现大连造船厂

●一生必看的100部顶级纪录片，不要把生命献给无知！

如果你喜欢这篇文章