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开元低空经济渐热eVTOL电动垂直起降飞行器迎来新契机
从 2023 年下半年以来,“低空经济”多次在国家级政策或者工作会议中重点提及。2023 年出台的《国家空域基础分类方法》使得空域资源的分配管理有了更大的灵活性。2024 年的提到“积极打造低空经济等增长引擎,培育新兴产业和未来产业”,多地省市工作报告也都提到要大力发展低空经济。
eVTOL 满足低空经济的多种诉求,2024 年 2 月首条跨海跨城航线在深圳首飞。eVTOL(电动垂直起降飞行器),是低空经济载体的一种创新形式,具有安全、环保、低成本、高效率等优势。从技术路线来看,具有多旋翼、复合翼、倾旋翼等几种方案,目前国内落地较快的是多旋翼方案,如亿航智能的 EH-216S。
根据第三方机构 MarketsandMarkets 的预测,eVTOL全球的市场规模预计将从 2023 年的 12 亿美元增长至 2030 年的 234亿美元,2023-2030 年的年复合增长率 52%。我们看好低空经济逻辑下,eVTOL 作为新型产业从 0-1 的发展机遇。
《2024 年政府工作报告》中提到“积极打造低空经济等增长引擎,培育新兴产业和未来产业”,低空经济有望作为战略性新兴产业迎来重大发展机遇开元。
低空经济,是指以低空空域为依托,以通用航空产业为主导,涉及低空飞行、航空旅游、支线客运、通航服务、科研教育等众多行业的经济概念,是辐射带动效应强、产业链较长的综合经济形态。低空空域,通常是指距正下方地平面垂直距离在 1000 米以内的空域,根据不同地区特点和实际需要可延伸至 3000 米。低空经济的载体以直升机、电动垂直起降型飞机和无人驾驶航空器为主。
“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。
2023 年出台的《国家空域基础分类方法》使得空域资源的分配管理有了更大的灵活性。此前受限于低空飞行管制,低空经济发展一直遇到束缚。随着政策放开,低空空域改革与各个省份开放低空飞行市场让低空空域从“自然资源”转变为“经济资源”,进而成为“可运用空域”。2023 年的《国家空域基础分类方法》依据航空器飞行规则和性能要求、空域环境、空管服务内容等要素,将空域划分为A、B、C、D、E开元、G、W 等 7 类,其中,G、W 类为非管制空域,为低空经济的发展奠定了很好的发展基础。
如上文所言,低空经济的载体主要包括直升机、电动垂直起降飞行器、无人机等。本文将重点聚焦探讨电动垂直起降飞行器。
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。从取名来看,eVTOL 的组成要素包括:
➢ Electric,这个飞行器为电动化的。一方面,在低空领域飞行需要考虑空气的碳排放和环境污染问题;另一方面,eVTOL 早期作为“飞行汽车”的畅想,作为某种程度上飞上天的载体,需要保证动力和安全性,和在地面的载具相比,需要做到越轻越好。
➢ Vertical Takeoff and Landing,垂直起降。传统的飞行器,如常见的有两个翅膀的固定翼,需要一定距离的跑道作为滑行,才能形成升力。eVTOL 设计成垂直起降形态,可以降低对地面环境的依赖。
(1) 噪声低:如传统直升机运行时的噪音较大,在 82dB 左右;而 eVTOL起降运行时的噪音更低,可以做到 65dB 左右,约等于城市的环境背景音。对于在低空飞行的载具而言,地面人群受到的噪音影响可以做到更小。
(2) 更环保:在低空域使用,相比于燃油驱动的飞行器而言,eVTOL 可以规避对空气的污染问题。
(4) 成本更低:eVTOL 为电动驱动,和传统飞机靠内燃机或涡轮发动机推动相比,电动驱动的采购和运行成本可以更低。
(5) 更高效便捷:和汽车、轮船等出行方式相比,eVTOL 的出行时间更短;和飞机相比,eVTOL 的航前航后费时更短,形式更加灵活;和直升飞机相比,eVTOL 无需停机坪等基础设施的配套。
➢多旋翼:较容易实现,飞行距离有限。没有机翼或者只有短机翼,有多个旋翼。整个飞行阶段完全依赖多个旋翼的动力输出来提供升力和前行动力。从控制角度和飞机设计角度是最简单的一个构型,技术风险和研制难度较低。平飞时空气阻力较大,飞行速度较低,商业应用主要停留在特定场景和低空旅游。
➢复合翼:两套系统分立运作,利用率不高。有机翼,也有独立的螺旋桨来分别提供升力和巡航推力。但也正因为两套独立的系统,导致垂直升力在巡航阶段会闲置,效率达不到最大化利用。技术风险和难度中等。
➢倾旋翼(也被成为矢量推力型):设计难度高,飞行动力更大、距离更长。结合了多旋翼和复合翼的功能。旋翼既提供升力,也提供巡航动力。起飞阶段,旋翼像直升机螺旋桨那样提供升力,到了平飞阶段,旋翼可以向前倾转,提供向前的推力。优点在于重量较轻,动力较大,飞行速度快、载重比高;缺点在于机械设计复杂、控制难度高。
从巡航速度、航程、有效载荷来看三种构型的性能对比,倾旋翼复合翼多旋翼。从下列 eVTOL 的具体参数指标来看:多旋翼构型的 eVTOL 的航程和巡航速度均要小于另外两类,其巡航速度通常在 150km/h 以内,航程小于 100km,亿航EH216-S 为多旋翼的典型。倾旋翼(矢量推力)的巡航速度、有效载荷为三者之最,巡航速度最快的 Joby S4 可达 322km/h。
(2)面向 B 端销售开元,比如航空器制造商向景区等 B 端销售 eVTOL,由景区向游客提供航空游览服务。
(3)提供运力运营服务,如市内的点对点服务或者临近城市的点对点服务。落地的形式包括短途载客飞行、企业和私人包机、航空医疗转运、空中游览飞行等。
深圳珠海首飞 eVTOL 航线 日,全球首条跨海跨城 eVTOL 航线在深圳首飞,从深圳蛇口邮轮母港起飞历经 20 分钟后抵达珠海九州港码头。预计规模化运营后单座票价在 200-300 元区间。
。eVTOL 作为一种新型的航空器,目前尚未达成共识性的适航标准,属于特殊类别航空器,进行适航审定。适航取证通常涵盖三种:TC、PC、AC,如下表所示,由民用航空局颁发。三个证书的获得难易程度TCPCAC开元低空经济渐热eVTOL电动垂直起降飞行器迎来新契机。平时所讲的适航取证通常指 TC 取证,也就是型号合格证,TC 的获得周期较长通常需要若干年。PC 的申请批复时间一般为三个月到半年左右,难度低于 TC,PC 可以在 TC 申请时同步提交也可以在获得 TC 后再提交申请。
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。
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。其中,上游零部件包括三电技术、轻量化材料等和电动汽车产业链有着较大的共同之处。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。
eVTOL尚处于商业化的早期,技术路线还没有完全定型,可能存在因为技术的变革而导致行业或者公司发展受到颠覆的影响。
作为一个尚处于起步阶段的行业,政策的支持引导对行业的发展有很大的作用。如果国内外政策发生变化,可能会影响行业发展的速度和方向。
如果下游没能找到合适的商业化落地场景,或者 eVTOL的经济性、安全性等性能未能很好满足市场需求,可能会出现市场需求不及预期的情况,存在行业市场空间的不确定性风险。