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飞行汽车eVTOL产业链全景梳理
书房的猫先生
不要怂的游资
2024-04-19 08:52:02
2024年“低空经济”首次被写入政府工作报告,提升至国家战略发展高度。
低空经济是指,以民用有人驾驶航空器和无人驾驶航空器的低空飞行活动为主体,辐射带动航空器研发、生产销售,以及低空飞行活动相关的基础设施建设运营、飞行保障、衍生综合服务等领域产业融合发展的综合经济形态。
低空经济当前仍处于非常早期的发展阶段,产业链覆盖范围广,本文重点梳理低空经济产业链环节中的核心装备制造关键载体---飞行汽车(eVTOL)。
低空经济产业链结构:

 资料来源:wind、行行查
根据罗兰贝格估计,到2030全球投入商业运营的eVTOL数量将达5千架,2050年达16万架。摩根士丹利预测,到2050年,未来城市空中交通(UAM)可触达的全球市场规模将达9万亿美元,中国的潜在市场规模将达到2.1万亿美元。



01

飞行汽车行业概览


飞行汽车是结合了具有固定翼和螺旋桨飞行功能的交通工具,可以理解为直升机和客机的结合体。
飞行汽车的整机构型分为五种:多旋翼构型,复合翼构型,倾转构型,倾转涵道风扇+完全矢量控制,隐藏式推进系统+无翼设计。
飞行汽车的主要构型示例:

 
资料来源:中汽中心,保时捷管理咨询
飞行汽车的核心特点在于能够进行垂直起降。
当前飞行汽车的核心为eVTOL技术,即Electric Vertical Take-Off and Landing。
电动垂直起降(eVTOL)技术指的是能够垂直起飞和降落的电动飞行器技术,结合了直升机的垂直起降能力和固定翼飞机的水平飞行效率,主要使用电力作为动力来源。
行业内主流所说的eVTOL主要特征包括:1)多旋翼、复合翼、倾转翼构型;2)可以坐4-5名乘客;3)速度200-350Km/h;4)航程150-300Km;5)载重300-500Kg。
相比传统固定翼飞机,eVTOL具有低噪音、零排放、资源利用率高、规模化降本等特点,靠电能提供绿色动力具有多种优势。目前正快速发展,产业潜力巨大。
从应用端来看,eVTOL可以满足城市低空短距离通勤出行及物流等一切场景需求。
eVTOL凭借其悬停、在狭小空间内机动能力,主要解决人口密集的城市空间内、城郊及城际点对点的空中运输。
按照运行模式分为无人驾驶、有人驾驶两种模式,聚焦城市客运与货运方向。
按照行业场景大致可以分为载人客运、载物货运、公共服务、警务安防、国防军事及私人飞行等。
eVTOL的主要应用场景:

 


02

飞行汽车(eVTOL)产业链梳理


eVTOL产业链包括制造、运营、基建、B端与C端客户、监管机构等。
eVTOL技术系统包括:动力推进系统、飞控系统、导航系统、通讯系统以及机体。
当前国内eVTOL的供应链中,飞控、导航、机体部分集中了大量军机或者民机供应商,eVTOL的发展会带动中上游相关企业的发展,同时随着国产大飞机产业的发展,也将加速我国低空飞行器产业链的培育。
eVTOL系统构成:

 资料来源:势能资本、行行查

动力推进系统


动力推进系统的核心技术和零部件主要包含电池、电机、驱动器、伺服电机、减速器等。
eVTOL系统构成:

 

电池
飞行汽车能飞得多远取决于续航里程和充电速度,eVTOL在电池能量密度,充放电功率以及循环寿命三方面的标准要远高于电动汽车,国内在这方面技术基础已经非常成熟。
当前用于电动航空的电池包括凝聚态电池(宁德时代)、圆柱电池(蔚蓝锂芯、正力新能、国轩高科等)、软包电池(孚能科技等)、固态电池(欣视界、恩力动力、麻省固能等),电池形状多样,多种路线当前并行开发。
中长期来看,软包电池有望成为eVTOL电池主流方案。软包电池的高能量密度、高放电性能、和更轻重量符合eVTOL的要求,同时eVTOL对电池价格宽容度高。
宁德时代凝聚态电池能量密度达500Wh/kg以上,软包形态性能最好;孚能科技应用于eVTOL的动力电池已可实现能量密度285Wh/kg,最高时速320km/h,单次最长巡航250km,已与国际知名的eVTOL制造商达成合作并已开始交付产品。
此外,搭载盟固利300Wh/kg级电池系统的锐翔RX1E-A飞机己首飞成功;中创新航为小鹏汇天飞行汽车X3研发提供9系高镍/硅体系电池动力电池。
部分电池厂针对eVTOL用动力电池的布局:

 资料来源:高工锂电
铝塑膜是软包电池、固态电池的核心封装材料,行业具有较高的技术门槛。国内第一梯队新纶新材、紫江企业、璞泰来和恩捷股份四家;第二梯队企业有明冠新材、佛塑科技、华正新材、苏达汇诚等。
电机
电机分布在飞行器不同位置,从而实现对飞行器的推进和控制,同时也要具备一定的冗余性才能保证安全。
相较车用场景,高适航标准大幅提升eVTOL电机市场准入门槛,当前电机电控主要随机适航,供应商切换难度大。
亿航智能等厂商的电机电控以自研为主,沃飞、商飞等则寻找第三方供应商开发合作。
国内领先的电机企业有卧龙电驱、松正电机等。
卧龙集团已与中国商飞、万丰奥威、沃飞长空等头部客户展开合作。公司同中国商飞合作4座eVOLT电机(电机27kg左右),最大功率密度3.7kw/kg(额定密度2.6kw/kg)等其他核心参数达到国际领先水平(高于军工出身且采用液冷方案的赛峰)。

飞控系统


飞控系统实现飞行器的感知、控制和决策。
eVTOL的飞行控制需要解决基于多旋翼垂直起降、基于常规固定翼水平飞行以及垂直-水平两种飞行模态的平稳切换等技术难题,国内厂家通常只掌握了其中一项技术。
目前主要的飞控供应商有两类:1)传统飞控系统供应商:以军工单位、研究所及高校为主,如中航工业618所、北航、南航等;2)新兴民营企业:如边界智控、创衡控制、翔仪、安胜等。
eVTOL飞控系统相关公司梳理:

 资料来源:边界智控

机身材料


eVTOL适航认证严格,主机厂对上游产业链与产品品质提出了更高的要求,产品标准基本对标航空要求。
上游零部件主要布局厂商包括金盾股份、广联航空、双一科技、天成自控等。
eVTOL大量使用碳纤维复合材料,进一步减轻结构重量,缓解电池供电压力,提供更加安静的飞行体验。
碳纤维主要代表厂商包括中复神鹰、吉林化纤、光威复材、中航高科等。

 

低空通信基础设施


低空基础设施包括低空飞行所需的通信、导航、监视、气象监测等系统,以及低空飞行数字化管理服务系统、地面保障等环节。
导航系统
eVTOL主流的方式是采用MEMS传感器、GNSS等,通过数据融合算法提升性能和鲁棒性以满足飞机对导航系统的要求。
高精度惯导主要依赖军工体系研制,如中航工业618所及中国航天13所,16所,33所等,evtol主要使用中高端MEMS 惯性传感器,目前国际厂商在我国市场内占据垄断地位。
导航系统环节主要分为导航系统传感器和导航系统解决方案:主要参与厂商包括星网宇达、芯动联科、北斗星通、创衡控制、精准测控等。
低空导航和监视主要布局厂商包括中科星图、海格通信、北斗星通、航天宏图、司南导航等。
空管系统
空中交通管理系统是空管人员实际用于管理空中交通运输的信息处理系统。
空管自动化系统是最为核心和主要的系统之一。根据三胜咨询统计数据,各空管用户空管自动化运行系统共88套,其中主用44套,备用44套,由国内外7个厂家提供。
其中,莱斯信息提供37套(主用28套,备用9套),市场占有率42%(主用系统占比63.64%),全国领先。
空管自动化系统市占率:

 资料来源:三胜咨询
通信系统
地面无线通信与飞行器感知分属不同产业链,长期以来各自独立发展。
传统移动通信主要企业包括中国移动、中国电信、中国联通、中国信科、华为、中兴等;
通信5G-A通感一体还节参与厂商包括中兴通讯、通宇通讯、盛路通信、灿勤科技、武汉凡谷等;
飞行器感知隶属航空与制造板块,融入空管系统产业链,涉及雷达、空管平台、定位导航以及飞行器制造商,主要企业包括四川九洲、川大智胜、纳睿雷达、四创电子、航天南湖、国睿科技等;
低空规划和其他配套保障包括深城交、苏交科、检测检验(广电计量、谱尼测试);地面保障(威海广泰、超图软件);低空飞行培训(海特高新)等。

适航取证


适航取证是eVTOL商业化先导。

根据规定,民用航空器适航资质获取主要涉及设计批准(TC)、生产批准(PC)、适航批准(AC)三个证件。

亿航智能的EH216-S成为了全球首个获得适航“三大通行证”的载人无人驾驶eVTOL机型,从而获得了量产资格,为未来的规模化商业运营奠定了坚实基础。

峰飞航空eVTOL已获得TC适航证;小鹏汇天“陆地航母”飞行汽车的飞行体(代号:X3-F)型号合格证(TC)申请已正式获中国民用航空中南地区管理局受理;其他已经获得TC申请受理的主机厂有沃兰特、时的科技、沃飞长空、御风未来等,预计2026年TC证颁布密集落地。

根据SMG预测,2024-2026年全球将有至少10款eVTOL通过取证并投入市场,其中绝大部分都是有人驾驶。


03

eVTOL主机市场格局


国内外已经有多家企业从事eVTOL的整机研发,赛道玩家既包括传统航空制造商,也有跨界的新能源汽车公司,跨国汽车企业包括丰田、奥迪和现代等,国厂车企有小鹏、吉利,广汽;更多的是一些初创公司,如亿航智能,Joby,Lilium、Archer等;万丰奥威、亿维特(商络电子参股)、沃兰特、御风未来、沃飞长空、时的科技、山河星航(山河智能持股)等均参与主机布局。
小鹏汇天的前身东莞市汇天科技有限公司成立于2013年,于2020年获得小鹏汽车投资并正式成立小鹏汇天。2023年1月,X2获国内特许飞行许可证;2024年3月,小鹏汇天飞行汽车“旅航者X2”顺利完成城市CBD“天德广场-广州塔”区域的低空飞行。
亿航智能是全球首个获得适航“三大通行证”eVTOL机型的厂商,2023年公司陆续收获来自中国广州、合肥、武汉等国内客户的百架以上的大规模预订单。近期,公司与江苏无锡市政府达成合作,与其签订了上百架EH216-S的预订单。

 资料来源:亿航智能官网
峰飞航空于2019年在上海成立,是中国最早投入大型eVTOL自动驾驶飞行器赛道的科技企业之一。2024年3月22日,峰飞航空科技自主研发的V2000CG无人驾驶航空器系统获得由中国民用航空华东地区管理局(“民航华东局”)颁发的型号合格证(TC),这是全球首个通过型号合格认证的吨级以上eVTOL。峰飞航空目前主推两款eVTOL——盛世龙和凯瑞鸥。
沃兰特于2021年6月在上海创立,eVTOL机型VE25-100已正式进入型号合格审定程序,全尺寸技术验证机VE25 X1已经过多轮迭代并完成试飞,为下一步试飞和型号研制提供了扎实基础。截至2024年3月22日,公司已与南航通航、中航材救援、华夏飞滴科技、亚捷航空集团、若尔航空工业等七家知名企业签订战略合作及意向订单700架,意向金额175亿元左右,意向订单完整覆盖低空观光、培训、短途运输、货运、应急救援、城市出行等eVTOL应用全场景。
御风未来(Vertaxi)成立于2021年4月。公司CEO谢陵、CTO刘十一都曾供职中国商飞,团队技术核心成员均来自于国产大飞机C919、运20等国家重点型号项目。Matrix 1是公司研发的全国产纯电动复合翼构型eVTOL飞行器,拥有4个前拉旋翼和16个垂起旋翼。
万丰奥威于2024年2月宣布其子公司万丰飞机将与全球知名汽车主机厂合作,共同研发电动垂直起降飞行器(eVTOL),包括原型机开发,电池系统,工业设计,共同进行适航认证。
亿维特(商络电子参股)原型机已于2024年3月按照计划进行首飞前的吊飞测试,测试后将进行首飞。

此外,中信海直已与国内外多家eVTOL公司均建立了合作关系,Lilium公司是其中之一;万安科技收到国内飞行汽车公司出具的《定点开发通知书》,公司被客户选定为某车型前副车架总成产品的供应商。
部分eVTOL主机厂进展:

 
随着低空经济政策的持续发布和完善,低空经济关键载体eVTOL航空器行业将迎来持续发展。
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万丰奥威
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中信海直
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商络电子
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