首款“飛行汽車”獲批生產(chǎn)!打“飛的”即將成為現(xiàn)實(shí)?| 研報(bào)推薦

jh 2年前 (2024-04-07)

注:原文為華福證券《eVTOL:下一個出行風(fēng)口——低空經(jīng)濟(jì)深度報(bào)告系列》,分析師:鄧偉、游寶來

就在今天,中國民用航空局為億航智能EH216-S無人駕駛載人航空器系統(tǒng)頒發(fā)了生產(chǎn)許可證,這款機(jī)型成為全球首個三證齊全的eVTOL(電動垂直起降)飛行器。

一般來說,航空器從生產(chǎn)到商業(yè)化運(yùn)營共需三類證件,分別為型號合格證、適航證以及生產(chǎn)許可證。隨著EH216-S陸續(xù)拿下三大證件,意味著這款機(jī)型已經(jīng)成為全球首款可以上天的“飛行汽車”。

作為低空經(jīng)濟(jì)里一個非常重要的部分,“飛行汽車”的正式上天,也讓低空經(jīng)濟(jì)概念在近期迎來一陣爆火,一個萬億級市場蓄勢待發(fā)。

在名為《eVTOL:下一個出行風(fēng)口——低空經(jīng)濟(jì)深度報(bào)告系列(1)》的行業(yè)深度報(bào)告里,分析師從產(chǎn)業(yè)鏈、政策等多角度介紹了eVTOL的發(fā)展歷。

以下為研報(bào)內(nèi)容節(jié)選:

1、相關(guān)概念概述

1)eVTOL相關(guān)概念

1、eVTOL(electricVerticalTake-offandLanding),即電動垂直起降飛行器,是指采用電能驅(qū)動方式并且具備垂直起降能力的飛行器。

2、AAM(Advanced Air Mobility)先進(jìn)空中交通是一個廣義的利用新型航空器在各種區(qū)域提供客貨運(yùn)輸?shù)脑妇?。相較于傳統(tǒng)直升機(jī)、無人機(jī)等,eVTOL具有起飛無需跑道、高安全性、低噪音、零排放、易維護(hù)、規(guī)模運(yùn)營化后低成本等優(yōu)勢。有望打破傳統(tǒng)交通運(yùn)輸工具的市場邊界,成為高鐵、地鐵、長途巴士、出租車、私家車的重要補(bǔ)充和替代,甚至有機(jī)會成為未來的交通出行和運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞街???蛇\(yùn)用于城市短距離空中旅客與貨物運(yùn)輸、醫(yī)療救援、軍事等領(lǐng)域。

3、UAM(UrbanAirMobility),即城市空中交通。根據(jù)美國NASA定義,是指“在城市中用于客運(yùn)或貨運(yùn)的、安全高效的有人駕駛/無人駕駛(空中)交通工具系統(tǒng)”。就目前正在研制和演示驗(yàn)證的飛行器來看,UAM專注于城市區(qū)域內(nèi)或城際中短途運(yùn)輸(3~100千米),在高度100米以下的超低空或100~1000米低空空域飛行,有人駕駛飛行器的駕乘人員在1~2人或5人以下(以目前的技術(shù)水平),城市內(nèi)飛行基本采用電池(鋰電或氫燃料電池)供電的純電推進(jìn),城際飛行則可能選取混合電推進(jìn)。

4、低空空域,指在垂直高度1000米以下、根據(jù)實(shí)際需要延伸至不超過3000米的低空空域范圍內(nèi)。根據(jù)2010年國務(wù)院、中央軍委發(fā)布的《關(guān)于深化我國低空空域管理改革的意見》,“低空”是指“垂直范圍原則為真高1000米以下,可根據(jù)不同地區(qū)特點(diǎn)和實(shí)際需要,具體劃設(shè)高度范圍”的空域。2016年中國民用航天局《關(guān)于促進(jìn)通用航空業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》將低空空域范圍由真高1000米提高到3000米。

5、低空經(jīng)濟(jì),是指在垂直高度1000米以下、根據(jù)實(shí)際需要延伸至不超過3000米的低空空域范圍內(nèi),以垂直起降型飛機(jī)和無人駕駛航空器為載體,以載人、載貨及其他作業(yè)等多場景低空飛行活動為牽引,帶動相關(guān)領(lǐng)域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)2021年2月,中共中央、國務(wù)院印發(fā)《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》,首次將“低空經(jīng)濟(jì)”概念寫入國家規(guī)劃。

2)eVTOL發(fā)展歷程

eVTOL概念最早于2009年出現(xiàn)于NASA的一則動畫視頻中。

2009年eVTOL先驅(qū)企業(yè)Joby成立。

2011年世界直升機(jī)巨頭AugustWestland正式提出eVTOL概念。

2014年,美國直升機(jī)國際協(xié)會和航空宇航協(xié)會正式引入eVTOL概念。

隨著2016年Uber提出UberElevate城市空中出租車計(jì)劃,全球范圍內(nèi)開始掀起eVTOL的熱潮,eVTOL也逐漸從概念開始轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的商業(yè)化產(chǎn)品。

2017年,美國垂直飛行協(xié)會VFS發(fā)布業(yè)內(nèi)第一份eVTOL目錄。

2019年,歐洲航空安全局EASA針對小型eVTOL的適航認(rèn)證做出規(guī)定。2019年,中國億航登陸納斯達(dá)克,成為“全球eVTOL第一股”。

2021年之后,美國Joby、德國Lilium、美國Archer等eVTOL研發(fā)企業(yè)也陸續(xù)上市。

目前,國內(nèi)峰飛、小鵬匯天、沃飛長空、億維特等企業(yè)也在積極推進(jìn)試飛及適航認(rèn)證進(jìn)程,產(chǎn)業(yè)進(jìn)展加速。

3)技術(shù)分類

eVTOL的技術(shù)路線可分為多旋翼、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4種。

目前eVTOL尚處于研發(fā)階段,并不存在占全面優(yōu)勢的技術(shù)構(gòu)型。具體技術(shù)方案選擇應(yīng)考慮應(yīng)用場景。具體技術(shù)方案選擇應(yīng)考慮應(yīng)用場景。

從性能上看:多旋翼型不適用于長航程、航時的任務(wù),飛行速度較慢、阻力較大,通常載重也較?。ㄒ话阍?00kg左右,僅有1-2座)。而大載重、長航程任務(wù),復(fù)合翼及傾轉(zhuǎn)旋翼在速度、航程等方面具有明顯優(yōu)勢(一般可以做到2000kg,容納4-5座)。

從設(shè)計(jì)難度上看:傾轉(zhuǎn)涵道>傾轉(zhuǎn)旋翼>復(fù)合翼>多旋翼。目前推出申請適航的案例較多使用傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型和復(fù)合翼構(gòu)型,較容易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

2、政策梳理

1)各國空中交通監(jiān)管體系:

•中國:民航局、人民解放軍空軍、當(dāng)?shù)卣謩e負(fù)責(zé)城市空中交通航空飛行器的適航審定、空域?qū)徟徒煌ㄟ\(yùn)輸管理。

•美國:聯(lián)邦航空局則全權(quán)負(fù)責(zé)這3個環(huán)節(jié)。

•歐洲:歐洲航空管理局是負(fù)責(zé)適航認(rèn)證的監(jiān)管機(jī)構(gòu),空中交通管理則由各國的空中航行服務(wù)提供商、EASA、歐洲空中航行安全組織網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)構(gòu)(EUROCONTROL)共同負(fù)責(zé)。

2)適航規(guī)定:

目前中美歐尚未形成專用于eVTOL適航審定的系統(tǒng)性規(guī)定。

歐洲航空安全局(EASA)針對eVTOL飛機(jī)制定了新的適航規(guī)章,并在2019年至2021年間陸續(xù)發(fā)布了專用條件和適航符合性方法(MOC)。

美國聯(lián)邦航空局(FAA)正在建立eVTOL飛機(jī)的適航認(rèn)證框架,結(jié)合現(xiàn)有的航空規(guī)章,并已為某些eVTOL飛行器發(fā)布了專用條件。

中國民用航空局(CAAC)對eVTOL的適航審定采取一事一議的方式,參考國內(nèi)外相關(guān)條例和條件,并已為億航智能、峰飛頒發(fā)了型號合格證。

3)eVTOL相關(guān)適航取證規(guī)定

以中國為例,CAAC對于eVTOL的審定采取每個項(xiàng)目一事一議,根據(jù)其具體設(shè)計(jì)和預(yù)期用途來單獨(dú)制定專用條件的原則。

一般來說,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,才可進(jìn)行批量生產(chǎn)。

由于eVTOL的審定需要不同的專用條件,所以目前TC的申請周期較長、耗費(fèi)較大。PC可以在TC申請過程中提交,也可以有TC后提交。航空器投入運(yùn)營則需要申請適航證AC,如果在持有PC的情況下申請AC,則只需要遞交一些材料。如果航空器在僅有TC的情況下申請AC,則不僅需要遞交文件,還需要進(jìn)行必要的適航檢查甚至試飛。

4)中國相關(guān)政策

1、中國在eVTOL相關(guān)領(lǐng)域,從中央、試點(diǎn)地區(qū)都給出了政策支持和管理方案。例如,民航局、工業(yè)和信息化部等聯(lián)合印發(fā)的《綠色航空制造業(yè)發(fā)展綱要(2023-2035年)》中提出到2025年電動通航飛機(jī)投入商業(yè)應(yīng)用,eVTOL實(shí)現(xiàn)試點(diǎn)運(yùn)行。政府會議、工作報(bào)告中多次強(qiáng)調(diào)低空經(jīng)濟(jì)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要增長引擎作用,強(qiáng)調(diào)eVTOL作為發(fā)展低空經(jīng)濟(jì)的重要載體的地位。

2、地方政策:多省市助推低空經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展

多省市將低空經(jīng)濟(jì)寫入政府工作報(bào)告,多地區(qū)出臺具體政策。主要代表有廣東省、深圳市、安徽省、湖南省等。在2021年前后,安徽、湖南、江西等省份已計(jì)劃、獲批、試點(diǎn)了對低空飛行的規(guī)劃和監(jiān)管,包括通用機(jī)場建設(shè)、低空空域管理改革試點(diǎn)建設(shè)、臨時航線規(guī)劃等。多地以資金、政策形式圍繞技術(shù)創(chuàng)新鼓勵、企業(yè)落戶獎勵、基礎(chǔ)設(shè)施扶持、產(chǎn)業(yè)配套完善、應(yīng)用場景發(fā)展扶持等方面展開支持。

3、全球主機(jī)廠加快開發(fā),進(jìn)展超預(yù)期

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展:eVTOL研發(fā)市場在近幾年增速可觀。

垂直飛行協(xié)會(VFS)于2017年4月推出世界權(quán)威的eVTOL目錄,當(dāng)時只有十幾個eVTOL項(xiàng)目正在研發(fā)中。而僅2023年就增加了近200種新設(shè)計(jì)。

截至目前,該目錄已對來自世界各地400多家公司和創(chuàng)新者的979種不同的eVTOL概念進(jìn)行了分類。

目前技術(shù)較為成熟的eVTOL設(shè)計(jì)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、美國Joby、德國Lilium、英國VerticalAerospace、美國Volocopter、美國ArcherAviation等企業(yè)的進(jìn)展較快。其中技術(shù)較為成熟的機(jī)型以Joby-S4、億航EH216-S、VerticalAerospace-VX4、Volocopter-VoloCity等為代表。各公司都還在進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)研發(fā),提高產(chǎn)品成熟度,并對已有機(jī)型推進(jìn)適航審定申請進(jìn)程。

4、應(yīng)用場景豐富前景廣闊

1)應(yīng)用前景:

eVTOL在航空醫(yī)療應(yīng)急救援、低空旅游、城市空中交通和物流等領(lǐng)域均有可觀的應(yīng)用前景。eVTOL在這些領(lǐng)域的應(yīng)用具有避免擁堵、跨越障礙、節(jié)約時間、減少排放等優(yōu)勢,能夠更高效地開發(fā)城市低空空域資源,順應(yīng)了未來城市交通系統(tǒng)發(fā)展綠色化、智能化的趨勢。但面臨技術(shù)成熟度、適航管理、運(yùn)營管理和硬件設(shè)施等挑戰(zhàn)。其市場推廣依賴于技術(shù)進(jìn)步、法規(guī)完善、商業(yè)模式創(chuàng)新以及公眾認(rèn)可度的提升。

必要性:

城市擁堵和長時通勤造成生產(chǎn)力浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失:隨城鎮(zhèn)化發(fā)展和汽車保有量提升,城市通勤高峰擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重影響通勤效率和生活質(zhì)量,也給城市管理帶來較大壓力。根據(jù)交通分析機(jī)構(gòu)INRIX估算,2017年交通擁堵給美國司機(jī)帶來的經(jīng)濟(jì)成本高達(dá)3050億美元。

根據(jù)百度地圖統(tǒng)計(jì),2023Q3最擁堵的10座城市,通勤高峰平均速度在23.4km/h~28.04km/h之間,通勤時耗前十的城市中,平均時耗達(dá)到34.33~43.87分鐘,浪費(fèi)大量時間(生產(chǎn)力)。

公路造價高、建設(shè)期長,對環(huán)境影響大:根據(jù)中國交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì),我國汽車保有量增速超過公路里程增速,高速公路整體造價1-2.2億元/km,公路建設(shè)周期長、對環(huán)境影響較大,城市立交建設(shè)有上限,亟需發(fā)展低空立體交通進(jìn)行補(bǔ)充。

便捷性:

針對不同場景、行駛距離,各種交通工具耗時不同。不考慮特別擁堵情,<50km時汽車由于不需要前置準(zhǔn)備時間、啟停靈活,用時最短,而在50-400km范圍,空中交通優(yōu)勢逐漸明顯,相比于飛機(jī)需要安檢、候機(jī)等前置準(zhǔn)備時間,eVTOL綜合用時最短。

考慮到人口密集城市市內(nèi)擁堵、路線設(shè)計(jì)復(fù)雜,eVTOL有將對汽車、地鐵等交通方式在市內(nèi)20-50km場景形成替代,對50-400km左右,特別是100-300km范圍內(nèi)的城際交通場景,對大巴、汽車、高鐵、飛機(jī)等形成替代。

4)消費(fèi)經(jīng)濟(jì)性:市內(nèi)、城際多場景體現(xiàn)消費(fèi)需求和經(jīng)濟(jì)可行性

客運(yùn)eVTOL對比公路交通的優(yōu)勢是可以進(jìn)行直線運(yùn)輸,無需繞路或受限于道路網(wǎng)絡(luò),節(jié)省時間;對比傳統(tǒng)航空器的優(yōu)勢是不需要跑道和專用機(jī)場,運(yùn)營成本極低。因此,eVTOL有望打破傳統(tǒng)交通運(yùn)輸工具的市場邊界,成為高鐵、地鐵、長途巴士、出租車、私家車的重要補(bǔ)充和替代。以下對3個典型的客運(yùn)運(yùn)營場景進(jìn)行重點(diǎn)分析,反映客運(yùn)eVTOL應(yīng)用的消費(fèi)經(jīng)濟(jì)性。

5)eVTOL生態(tài)鏈

涉及制造、運(yùn)營、基建、B端與C端客戶、監(jiān)管機(jī)構(gòu)等。

eVTOL的設(shè)計(jì)研發(fā)技術(shù)壁壘較高,涉及到多個專業(yè)體系的綜合應(yīng)用,但相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)較好。eVTOL的研發(fā)設(shè)計(jì)和測試涉及空氣動力學(xué)、機(jī)構(gòu)力學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的綜合應(yīng)用,囊括理論計(jì)算、仿真實(shí)驗(yàn)、臺架實(shí)驗(yàn)、靜力實(shí)驗(yàn)等復(fù)雜實(shí)驗(yàn)過程。

eVTOL技術(shù)系統(tǒng)包括:飛控系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電池、機(jī)體。(這些系統(tǒng)本身均有較為完善的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),eVTOL可以直接借助這些豐富的基礎(chǔ)。)

6)eVTOL成本拆分

參考億航智能2023年報(bào)預(yù)告,以及官網(wǎng)公布的定價,分析師預(yù)計(jì)600kg級eVTOL初期售價在240萬元/臺左右,BOM成本估計(jì)約為74萬元/架,其中電驅(qū)動系統(tǒng)占32%、電池能源系統(tǒng)占14%,殼體成本占12%,航電及飛控系統(tǒng)占27%,其他占15%,人工和制造成本假設(shè)初期為10萬元/架。

而針對2000kg級eVTOL,對電機(jī)功率、帶電量和其他零部件都有更高的要求,分析師預(yù)計(jì)初期售價在800萬元/架,BOM成本約為290萬元/架,其中電驅(qū)動占28%、電池占34%、殼體占10%、航電飛空占21%、其他占7%。

若中期量產(chǎn)規(guī)模達(dá)到10萬臺/年,分析師預(yù)計(jì)600kg方案售價有望下降到95萬元/架,2t方案售價有望下降到285萬元/架。

考慮到電機(jī)(類比發(fā)動機(jī))、電池(高性能)的更換檢修周期在3-5年左右,售后維保市場對應(yīng)空間更大。

7)eVTOL技術(shù)發(fā)展瓶頸及各環(huán)節(jié)技術(shù)難點(diǎn):

eVTOL目前面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括:避障、智能駕駛、航路劃設(shè)、新能源電池技術(shù)、電驅(qū)動技術(shù)等。需要更高敏度的態(tài)勢感知與避障技術(shù)、高精度的低空智能駕駛技術(shù)、高韌性的低空航路規(guī)劃設(shè)計(jì)、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)

近幾年相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也為eVTOL技術(shù)難點(diǎn)的進(jìn)一步突破奠定了基礎(chǔ),eVTOL造價、運(yùn)維成本等有望降低,安全性、性能等有望提高。

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