全球首款飛行汽車獲批生産!打“飛的”即將成爲現實?|研報推薦

鎂客網 2024-04-09 10:55:42

注:原文爲華福證券《eVTOL:下一個出行風口——低空經濟深度報告系列》,分析師:鄧偉、遊寶來

就在今天,中國民用航空局爲億航智能EH216-S無人駕駛載人航空器系統頒發了生産許可證,這款機型成爲全球首個三證齊全的eVTOL(電動垂直起降)飛行器。

一般來說,航空器從生産到商業化運營共需三類證件,分別爲型號合格證、適航證以及生産許可證。隨著EH216-S陸續拿下三大證件,意味著這款機型已經成爲全球首款可以上天的“飛行汽車”。

作爲低空經濟裏一個非常重要的部分,“飛行汽車”的正式上天,也讓低空經濟概念在近期迎來一陣爆火,一個萬億級市場蓄勢待發。

在名爲《eVTOL:下一個出行風口——低空經濟深度報告系列(1)》的行業深度報告裏,分析師從産業鏈、政策等多角度介紹了eVTOL的發展曆。

以下爲研報內容節選:

1、相關概念概述

1)eVTOL相關概念

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

2、AAM(Advanced Air Mobility)先進空中交通是一個廣義的利用新型航空器在各種區域提供客貨運輸的願景。相較于傳統直升機、無人機等,eVTOL具有起飛無需跑道、高安全性、低噪音、零排放、易維護、規模運營化後低成本等優勢。有望打破傳統交通運輸工具的市場邊界,成爲高鐵、地鐵、長途巴士、出租車、私家車的重要補充和替代,甚至有機會成爲未來的交通出行和運輸的主流方式之一。可運用于城市短距離空中旅客與貨物運輸、醫療救援、軍事等領域。

3、UAM(UrbanAirMobility),即城市空中交通。根據美國NASA定義,是指“在城市中用于客運或貨運的、安全高效的有人駕駛/無人駕駛(空中)交通工具系統”。就目前正在研制和演示驗證的飛行器來看,UAM專注于城市區域內或城際中短途運輸(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(以目前的技術水平),城市內飛行基本采用電池(锂電或氫燃料電池)供電的純電推進,城際飛行則可能選取混合電推進。

4、低空空域,指在垂直高度1000米以下、根據實際需要延伸至不超過3000米的低空空域範圍內。根據2010年國務院、中央軍委發布的《關于深化我國低空空域管理改革的意見》,“低空”是指“垂直範圍原則爲真高1000米以下,可根據不同地區特點和實際需要,具體劃設高度範圍”的空域。2016年中國民用航天局《關于促進通用航空業發展的指導意見》將低空空域範圍由真高1000米提高到3000米。

5、低空經濟,是指在垂直高度1000米以下、根據實際需要延伸至不超過3000米的低空空域範圍內,以垂直起降型飛機和無人駕駛航空器爲載體,以載人、載貨及其他作業等多場景低空飛行活動爲牽引,帶動相關領域融合發展的綜合性經濟業態2021年2月,中共中央、國務院印發《國家綜合立體交通網規劃綱要》,首次將“低空經濟”概念寫入國家規劃。

2)eVTOL發展曆程

eVTOL概念最早于2009年出現于NASA的一則動畫視頻中。

2009年eVTOL先驅企業Joby成立。

2011年,世界直升機巨頭AugustWestland正式提出eVTOL概念。

2014年,美國直升機國際協會和航空宇航協會正式引入eVTOL概念。

隨著2016年Uber提出UberElevate城市空中出租車計劃,全球範圍內開始掀起eVTOL的熱潮,eVTOL也逐漸從概念開始轉變爲實際的商業化産品。

2017年,美國垂直飛行協會VFS發布業內第一份eVTOL目錄。

2019年,歐洲航空安全局EASA針對小型eVTOL的適航認證做出規定。2019年,中國億航登陸納斯達克,成爲“全球eVTOL第一股”。

2021年之後,美國Joby、德國Lilium、美國Archer等eVTOL研發企業也陸續上市。

目前,國內峰飛、小鵬彙天、沃飛長空、億維特等企業也在積極推進試飛及適航認證進程,産業進展加速。

3)技術分類

eVTOL的技術路線可分爲多旋翼、升力和巡航複合(複合翼)、矢量推力(傾轉旋翼)和傾轉涵道4種。

目前eVTOL尚處于研發階段,並不存在占全面優勢的技術構型。具體技術方案選擇應考慮應用場景。具體技術方案選擇應考慮應用場景。

從性能上看:多旋翼型不適用于長航程、航時的任務,飛行速度較慢、阻力較大,通常載重也較小(一般在600kg左右,僅有1-2座)。而大載重、長航程任務,複合翼及傾轉旋翼在速度、航程等方面具有明顯優勢(一般可以做到2000kg,容納4-5座)。

從設計難度上看:傾轉涵道>傾轉旋翼>複合翼>多旋翼。目前推出申請適航的案例較多使用傾轉旋翼構型和複合翼構型,較容易實現商業化。

2、政策梳理

1)各國空中交通監管體系:

•中國:民航局、人民解放軍空軍、當地政府分別負責城市空中交通航空飛行器的適航審定、空域審批和交通運輸管理。

•美國:聯邦航空局則全權負責這3個環節。

•歐洲:歐洲航空管理局是負責適航認證的監管機構,空中交通管理則由各國的空中航行服務提供商、EASA、歐洲空中航行安全組織網絡管理機構(EUROCONTROL)共同負責。

2)適航規定:

目前中美歐尚未形成專用于eVTOL適航審定的系統性規定。

歐洲航空安全局(EASA)針對eVTOL飛機制定了新的適航規章,並在2019年至2021年間陸續發布了專用條件和適航符合性方法(MOC)。

美國聯邦航空局(FAA)正在建立eVTOL飛機的適航認證框架,結合現有的航空規章,並已爲某些eVTOL飛行器發布了專用條件。

中國民用航空局(CAAC)對eVTOL的適航審定采取一事一議的方式,參考國內外相關條例和條件,並已爲億航智能、峰飛頒發了型號合格證。

3)eVTOL相關適航取證規定

以中國爲例,CAAC對于eVTOL的審定采取每個項目一事一議,根據其具體設計和預期用途來單獨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,然後申請生産許可證PC,才可進行批量生産。

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、耗費較大。

PC可以在TC申請過程中提交,也可以有TC後提交。

航空器投入運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,還需要進行必要的適航檢查甚至試飛。

4)國內相關政策

1、中國在eVTOL相關領域,從中央、試點地區都給出了政策支持和管理方案。例如,民航局、工業和信息化部等聯合印發的《綠色航空制造業發展綱要(2023-2035年)》中提出到2025年電動通航飛機投入商業應用,eVTOL實現試點運行。政府會議、工作報告中多次強調低空經濟等戰略性新興産業的重要增長引擎作用,強調eVTOL作爲發展低空經濟的重要載體的地位。

2、地方政策:多省市助推低空經濟加速發展

多省市將低空經濟寫入政府工作報告,多地區出台具體政策。主要代表有廣東省、深圳市、安徽省、湖南省等。在2021年前後,安徽、湖南、江西等省份已計劃、獲批、試點了對低空飛行的規劃和監管,包括通用機場建設、低空空域管理改革試點建設、臨時航線規劃等。多地以資金、政策形式圍繞技術創新鼓勵、企業落戶獎勵、基礎設施扶持、産業配套完善、應用場景發展扶持等方面展開支持。

3、全球主機廠加快開發,進展超預期

産業化進展:eVTOL研發市場在近幾年增速可觀。

垂直飛行協會(VFS)于2017年4月推出世界權威的eVTOL目錄,當時只有十幾個eVTOL項目正在研發中。而僅2023年就增加了近200種新設計。

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

目前技術較爲成熟的eVTOL設計主要集中在美國、中國、英國和德國。中國億航(EHang)、峰飛、小鵬彙天、美國Joby、德國Lilium、英國VerticalAerospace、美國Volocopter、美國ArcherAviation等企業的進展較快。

其中技術較爲成熟的機型以Joby-S4、億航EH216-S、VerticalAerospace-VX4、Volocopter-VoloCity等爲代表。各公司都還在進一步進行技術研發,提高産品成熟度,並對已有機型推進適航審定申請進程。

4、應用場景豐富前景廣闊

1)應用前景:

eVTOL在航空醫療應急救援、低空旅遊、城市空中交通和物流等領域均有可觀的應用前景。eVTOL在這些領域的應用具有避免擁堵、跨越障礙、節約時間、減少排放等優勢,能夠更高效地開發城市低空空域資源,順應了未來城市交通系統發展綠色化、智能化的趨勢。但面臨技術成熟度、適航管理、運營管理和硬件設施等挑戰。其市場推廣依賴于技術進步、法規完善、商業模式創新以及公衆認可度的提升。

2)必要性:

城市擁堵和長時通勤造成生産力浪費和經濟損失:隨城鎮化發展和汽車保有量提升,城市通勤高峰擁堵現象嚴重影響通勤效率和生活質量,也給城市管理帶來較大壓力。根據交通分析機構INRIX估算,2017年交通擁堵給美國司機帶來的經濟成本高達3050億美元。

根據百度地圖統計,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,平均時耗達到34.33~43.87分鍾,浪費大量時間(生産力)。

公路造價高、建設期長,對環境影響大:根據中國交通運輸部統計,我國汽車保有量增速超過公路裏程增速,高速公路整體造價1-2.2億元/km,公路建設周期長、對環境影響較大,城市立交建設有上限,亟需發展低空立體交通進行補充。

3)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准備時間、啓停靈活,用時最短,而在50-400km範圍,空中交通優勢逐漸明顯,相比于飛機需要安檢、候機等前置准備時間,eVTOL綜合用時最短。

考慮到人口密集城市市內擁堵、路線設計複雜,eVTOL有將對汽車、地鐵等交通方式在市內20-50km場景形成替代,對50-400km左右,特別是100-300km範圍內的城際交通場景,對大巴、汽車、高鐵、飛機等形成替代。

4)消費經濟性:

客運eVTOL對比公路交通的優勢是可以進行直線運輸,無需繞路或受限于道路網絡,節省時間;對比傳統航空器的優勢是不需要跑道和專用機場,運營成本極低。因此,eVTOL有望打破傳統交通運輸工具的市場邊界,成爲高鐵、地鐵、長途巴士、出租車、私家車的重要補充和替代。以下對3個典型的客運運營場景進行重點分析,反映客運eVTOL應用的消費經濟性。

5)eVTOL生態鏈

涉及制造、運營、基建、B端與C端客戶、監管機構等。

eVTOL的設計研發技術壁壘較高,涉及到多個專業體系的綜合應用,但相關産業鏈基礎較好。eVTOL的研發設計和測試涉及空氣動力學、機構力學、材料學、計算機等多學科的綜合應用,囊括理論計算、仿真實驗、台架實驗、靜力實驗等複雜實驗過程。

eVTOL技術系統包括:飛控系統、導航系統、通訊系統、動力系統、電池、機體。(這些系統本身均有較爲完善的産業基礎,eVTOL可以直接借助這些豐富的基礎。)

6)eVTOL成本拆分

參考億航智能2023年報預告,以及官網公布的定價,分析師預計600kg級eVTOL初期售價在240萬元/台左右,BOM成本估計約爲74萬元/架,其中電驅動系統占32%、電池能源系統占14%,殼體成本占12%,航電及飛控系統占27%,其他占15%,人工和制造成本假設初期爲10萬元/架。

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

若中期量産規模達到10萬台/年,分析師預計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(類比發動機)、電池(高性能)的更換檢修周期在3-5年左右,售後維保市場對應空間更大。

7)eVTOL技術發展瓶頸及各環節技術難點:

eVTOL目前面臨的主要技術挑戰包括:避障、智能駕駛、航路劃設、新能源電池技術、電驅動技術等。需要更高敏度的態勢感知與避障技術、高精度的低空智能駕駛技術、高韌性的低空航路規劃設計、開發更高能量密度的新能源電池技術、開發可靠性和輕量化性能更好的電驅動系統

近幾年相關産業的發展也爲eVTOL技術難點的進一步突破奠定了基礎,eVTOL造價、運維成本等有望降低,安全性、性能等有望提高。

題圖源:網絡

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