今天小編分享的汽車經驗:低空經濟:布局eVTOL,參考汽車還是飛機?,歡迎閱讀。
本文來自微信公眾号:指數資本,作者:指數資本產業研究中心,責任作者:吳思齊、蔣駿原、董珂瑜、陳志浩,題圖來自:AI 生成
一、eVTOL 機會本質是航空產業電動化
從技術角度看 eVTOL 的發展,本質是飛機由燃油結構走向電動化。
1. eVTOL 本質是飛行器,底層技術架構承襲大飛機
eVTOL 即電動垂直起降飛行器,技術架構與 " 大飛機 " 高度相似,以飛控系統為代表的關鍵產業鏈環節,有賴于航空業技術和經驗的賦能:" 飛起來 " 依靠氣動布局," 飛得穩 " 靠飛控系統,為确保飛行安全,須獲得 TC、PC、AC 等适航認證。
因此,來自大飛機的技術力量,eVTOL 行業發展尤為重要。航空工業的集中程度一直比較高,大量專業技術人才集中在頭部公司,例如在海外,總體氣動、結構強度等方面的人才集中于波音、空客、灣流等公司,動力方面的人才集中于通用電氣、羅爾斯羅伊斯等公司,飛控航電系統方面的人才集中于 Honeywell、Collins 等公司。近年來,中國航空航天院所、航空工業集團、中國商飛等大型央企中,不斷有人才投身低空經濟。
無人機與 eVTOL 底層技術的共用性很強,同樣成為低空經濟重要的技術儲備。中國已是無人機研發第一大國,無人駕駛技術、無人機集成指揮技術均已是世界第一,門類齊全且理念先進,推動了低空行業供給端的成熟。
2. eVTOL 三電系統,承接汽車產業集群能力外溢效應
eVTOL 承接了汽車產業集群能力的外溢效應。新能源汽車和 3C 是中國極具代表性的優勢產業,積累了豐富的人才資源、技術 know-how 和產能儲備。eVTOL 與這兩類產業的供應鏈有強共通性," 三電系統 " 等大量零部件從消費級到車規級,再到航空級,技術更新路徑可部分復制。
對于燃油結構大飛機,動力系統是核心的卡脖子環節,但 eVTOL 以純電為主流方案,在中國新能源汽車電池的技術優勢、產業鏈優勢基礎上,有機會實現彎道超車。
二、eVTOL 格局復刻汽車,将跑出 " 低空蔚小理 "
我們判斷,eVTOL 可跨產業對标新能源汽車,從政策驅動到市場驅動,在載人及載物賽道上(分别對标乘用車和商用車),最終分别形成 3~5 家整機龍頭。
1. 低空相關政策階段,類似新能源汽車 2018 年
從發展路徑來看,低空經濟和新能源汽車都是前期靠政策補貼驅動,後期由產業需求驅動。
今天,低空經濟已進入 " 政策驅動 & 示範項目階段 ",類似 2017~2018 年的新能源汽車行業。
2023 年 10 月,《綠色航空制造業發展綱要(2023-2035 年)》 明确提出目标:2025 年 eVTOL 實現試點運行,鼓勵珠三角、長三角、環渤海、成渝等地區設立低空經濟示範區;2035 年,以無人化、電動化、智能化為技術特征的新興通用航空裝備實現商業化、規模化應用。
2024 年 12 月 25 日,國辦印發《關于優化完善地方政府專項債券管理機制的意見》,将低空經濟、量子科技、生命科學、商業航天、北鬥等新興產業基礎設施等納入專項債券用作項目資本金範圍。
2024 年 12 月 25 日,發改委召集交通、民航、工信、公安等部門召開相關會議,宣布低空經濟司挂牌成立,統籌低空經濟的發展。
與此相類似,2015 年 9 月,《中國制造 2025 重點領網域技術路線圖》首次從國家戰略層面提出 " 智能網聯汽車 " 概念;2017~2018 年陸續出台政策,產業發展提速。
同時,自 2010 年以來,低空空網域在逐步開放,飛行審批流程逐漸簡化。
2010 年,國務院、中央軍委頒發《關于深化我國低空空網域管理改革的意見》,将低空空網域開放範圍限定在 " 垂直範圍原則為真高 1 千米以下 ", 劃分為管制空網域、監視空網域、報告空網域三類。此時報告空網域占比小,且未連接成片,絕大多數飛行活動的報批周期仍然較長。
▪ 2016 年,《關于促進通用航空業發展的指導意見》将低空空網域開放垂直範圍提高到真高 3 千米以下。
2023 年,《中華人民共和國空網域管理條例》(征求意見稿)和《國家空網域基礎分類方法》進一步放開空中管制:實行空網域分級管理制度,新增 G、W 類非管制空網域,在非管制空網域内無需進行空中管制,且在目視飛行規則下,也無需對 E 類空網域進行管制。飛行審批流程也大大簡化:進入 A、B、C、D 類空網域需要申請許可,及 E 類空網域(僅儀表飛行)需要申請許可,進入 E 類空網域(僅目視飛行),及 G、W 類空網域只需向空管部門報備。
而低空空網域裡 300 米以下的空網域,剛好被 G、W 空網域覆蓋,這意味着低空飛行器可以獲得更大活動空間,自由地飛行。
我們相信,随着低空經濟的發展,未來可能會有更多的開放和合作機制出現,以應對日益增長的班機需求和交通壓力。
2. 載人 / 載物 eVTOL,國内外均已跑出獨角獸
目前,海外已跑出一批代表性 eVTOL 廠商。在載人 eVTOL 賽道上,被譽為 " 空中特斯拉 " 的 Joby Aviation 于 2021 年 8 月登陸紐交所,市值最高超過 78 億美元。國内多家廠商亦位列全球第一梯隊。
載物 eVTOL 海外龍頭廠商包括 NATILUS、XWING 等,國内廠商以大載重、長航時民用無人運輸機技術優勢,與國外巨頭企業不相上下。
技術流派方面,海内外均呈傾轉翼、復合翼、多旋翼 " 三足鼎立 " 的格局。整體來看,中國制造商的技術路徑多點開花,在三種構型上都有技術積累,以應對不同航程、不同的商業細分場景,并各自進入 TC 審批流程。海外則相對聚焦傾轉旋翼的技術研發,多款矢量推力構型 eVTOL 在适航取證進程中,其中 Joby S4 最為領先。數據顯示,我國研發制造的 eVTOL 型号數量全球占比近 50%,側面說明國家對低空行業、對各種技術路徑的支持力度最大。
對标海外,eVTOL 将復制新能源汽車的成功,跑出低空經濟時代的 " 蔚小理 "。
三、新一代交通網絡,需要多少架 eVTOL?
1. eVTOL 解決現有交通痛點,是确定性增量機會
随着載重提升、續航裡程延長,eVTOL 将在低空賽道持續解鎖萬億藍海市場(圖源:指數資本)
中國擁有全球領先的交通基礎設施,但依然有需求未被滿足,或可以被更好地滿足。如高時效性要求的醫療急救、高客單價生鮮運輸,或高鐵尚未覆蓋、開車耗時較長的 100km~200km 城際交通,以及地理位置特殊、來往頻繁的灣區交通,包括舟山灣、杭州灣、渤海灣、珠三角大灣區等等。
eVTOL 能像毛細血管一樣,補足上述需求,成為重要的空中載具,促進整個交通網絡迭代更新。無論是相較于直升機、小型固定翼飛機、地面車輛,eVTOL 的最大優勢就是能降低運營成本,從而降低服務價格,突破市場天花板。
短期内,eVTOL 即可在多個場景替代直升機,成本優勢鮮明:國投證券測算了 AS350 松鼠與 Joby S4(兩者的最大起飛重量與商載重量相近),傳統直升機的綜合成本為 107 美元 /100km,eVTOL 則為 85 美元 /100km,降本幅度約 21%;其還預測,在低空旅遊觀光場景下,eVTOL 未來的綜合成本可降低至 18 元 / 人 · km,以 40% 的毛利預估平均單價,為 30 元 / 人 · km,對比目前直升機觀光項目 50 元 / 人 · km,降低 40%。
2. 短期落地場景:旅遊觀光 + 醫療急救
我們判斷,eVTOL 短期最有可能落地應用的場景是低空旅遊觀光、緊急醫療救護。
首先,目前 eVTOL 發展最快的方案是多旋翼,這種 eVTOL 安全性較高、速度略慢、續航略短,比較适合旅遊、救援等對續航能力、航程沒有太高要求,但對安全性、技術成熟度要求較高的場景。
其次,低空旅遊觀光、緊急醫療救護的基礎配套良好,起降場地已有相關配套,或由于遠離市區而相對容易建設。
再次,低空旅遊觀光、緊急醫療救護的服務閱聽人,對價格的接受程度較高。
3. 中長期落地場景:即時配送、包機出行、" 空中滴滴 "、個人消費
中長期來看,復合翼、矢量推力等構型 eVTOL 獲證适航、規模量產,航程更長、速度更快、載重更大,且 eVTOL 智能駕駛技術發展更成熟,更适用于低空交通、物流貨運等場景。
另外,随着 eVTOL 規模生產、成本下降,以及基礎設施覆蓋度更廣、普通消費者的接受程度更高,更多載人、載物市場會逐漸拓展開。低空經濟将成為國民經濟支柱級别的龐大市場。
4. eVTOL 市場空間詳細測算(2030~2050 年)
中國需要多少架 evTOL?我們測算得出,2030 年國内需求量達 800+ 架,2040 年超 5000 架,2050 年超 2 萬架。
對應每年新增的 eVTOL 需求,國内 2030 年新增市場規模超 60 億元,2040 年超 300 億,2050 年超千億;全球市場 2030 年近 250 億元,2040 年近 1300 億,2050 年超 4000 億。
分場景市場規模的測算如下表。
▲ eVTOL 市場空間測算(圖源:指數資本)
四、布局 eVTOL 整機,看準三方面能力
航空級產品對安全性和可靠性要求極高,适航認證過程異常復雜和嚴格,研發周期通常以 10 年計,與汽車產業快速迭代、靈活響應市場需求形成鮮明對比。
因此,eVTOL 整機項目的爆發須遵循航空業的規律和節奏,布局需要長線視角和相當的耐心。核心關注三個方面:產品化能力、商業化前景、适航取證進度。
1. 產品化能力:團隊有造飛機 + 造汽車經驗
首先,團隊成員需要大飛機型号的總體設計經驗,足夠強的工程設計能力。
eVTOL 飛行是利用伯努利原理,從載重比等參數設計到工藝流程把控,團隊不但要有航空業分系統設計、三電系統等領網域的 know-how,還需要良好的跨領網域協作能力。
團隊裡如有來自汽車行業的人才,往往能在供應鏈管理、成本控制上凸顯優勢。此外,航模廠商進軍 eVTOL 賽道,通常能高效做出樣機,原有業務基本盤也能作為前期收入的對衝。
2. 适航取證:獲取 TC 證需 8~10 億資金儲備
第二,優先關注适航證照申請有明确進度的項目。
TC 證的獲取難度最大,研發以 10 年為周期(僅高強度試飛驗證就需要 3~5 年),國内 eVTOL 整機廠商,需有 8~10 億人民币的資金儲備以支撐研發(海外需要 5~6 億美金)。
同時,關注已成功首飛的廠商,及有首飛成功潛質的廠商。目前全球 eVTOL 企業注冊數共約 1000 家,其中完成 1:1 原型機首飛的公司只有不到 30 家,這批廠商有極大希望拿下終局市場份額;部分企業完成縮比機首飛;有廠商尚未首飛,但成功做出了樣機,也是技術實力的證明。
附:研制 eVTOL 需要經歷機型設計(初始方案、初步方案、詳細設計)、總裝生產、首飛試驗、适航取證、批量生產等多個環節。
(一)論證 / 方案階段
構型設計。
概念機研制。
(二)工程研制階段
縮比機研制,包括 25% 縮比機、50% 縮比機,用于驗證空間格局,氣動布局等。
框架機研制,以驗證飛行器關鍵技術,包括動力系統、飛控系統、航電系統等,降低原型機試飛風險。
全尺寸原型機研制。
原型機方案敲定後,向民航局申請适航取證。
試飛驗證,在民航局受理并批復申請後,需 3~5 年時間完成高強度試飛試驗等各項測試,以确認足夠的安全系統冗餘。
(三)适航取證、批量生產階段
取得 TC 證;之後獲得 AC 證和 PC 證難度較小,時間跨度較短。
產品交付,實現商業化。
3. 商業化前景:與通航公司建立合作
第三,與擁有航線經營權的通航公司或地方租賃平台建立合作,能助推 eVTOL 廠商實現商業化。
當下,可供民用的低空非管制區網域依然有限,許多區網域依然受到限制。我們認為,在中短期内(2030~2035 年以前),eVTOL 尚難以成為完全市場化、普惠民用的 " 空中滴滴 ",主導方、主要買單方,很可能是地方政府或醫院等事業部門:基于對當地交通情況的了解,預判低空出行需求,初步确定數條高頻航線,向空軍申請使用相應空網域,建設停機坪、充電樁等基礎設施,采買 eVTOL 開始運營,并根據後續需求情況,調整班機頻次和 eVTOL 采購量。
因此,eVTOL 廠商與地方政府或其他擁有航線經營權的主體建立合作,是實現商業化的重要方式。在具體操作中,政府可能通過所控股的通航公司或融資租賃企業,來完成采購、持有 eVTOL 及運營航線的工作。
五、布局 eVTOL 上遊,關注隔壁領網域成熟廠商
現階段低空行業需求尚未起量,eVTOL 上遊供應商,往往是已有業務基本盤,從航空、汽車、機器人等領網域切入低空賽道的企業。
eVTOL 上遊多個關鍵環節,國產化率仍較低,亟需技術突破。整機廠商目前對供應鏈的需求也處于第一階段," 能飛 " 即可,下一階段才是 " 飛得便宜 "。
零部件無法單獨做适航認定,能綁定 eVTOL 廠商完成首飛驗證的供應鏈廠商,值得重點關注,布局邏輯類似汽車供應商。今天,一批 eVTOL 整機鏈主已經跑出,投資機構鎖定鏈主企業後,可圍繞其供應鏈展開布局,形成更強的投資協同效應。
▲ eVTOL 供應鏈包括機體結構、能源系統、動力系統、飛控系統、航空電子系統等,價值量占比參考如圖(數據來源:Lilium 官網預測 2026 年一輛 7 座噴氣機 BOM 成本)
1. 動力系統:100kw~180kw 電機技術空白亟待突破
eVTOL 電驅動系統的價值占比超 30%。航空電推進系統對產品功重比的要求逐步提升,傳統推進電機系統無法滿足要求;且航空電壓體制不斷提升,傳統低壓體制推進產品在可靠性、安全性方面無法滿足嚴苛的要求。
100kw~180kw 的 eVTOL 電機成為剛需,然而在國内,幾乎沒有企業能量產。國外代表性廠商包括賽峰集團、EMRAX 等,技術壁壘主要在以下幾點。
① 生產模式和飛行器場景要求:工業電機的大批量生產模式不适應軍工和航空的小批量、多品種模式,車規電機則缺乏低空場景;
② 時間要求:軍工及航空項目導入需要 3~5 年,要求長期穩定供應;
③ 性能要求:eVTOL 電機需達到航空級,等級高于車規級,需要具備高安全性、高環境适應性、高功率密度和長壽命等特征,技術門檻包括散熱結構、結構設計、先進材料和工藝等。
對一級市場的項目可重點關注幾點:一,產品已通過低空客戶驗證,包括民用和軍工飛行器;二,技術壁壘高;三,有其他領網域業務的穩定收入作為支撐。
2. 能源系統:硫化物固态電池未來或成主流
eVTOL 對電池能量密度、安全性等要求遠高于電動汽車。目前主流的液态和半固态锂電池,可滿足 eVTOL 200~250km 以上的續航要求,但難以兼顧起飛降落時的峰值功率密度。
固态電池在安全性、續航和載重方面表現出明顯優勢,是資本市場上強共識的 β 賽道。當下,可投标的已經不多,判斷項目的标準可能是一句正确的廢話:估值匹配基本面。具體可考量以下幾方面。
第一,電解質材料端,我們認為氧化物、硫化物、高濃度溶液(即半固态電池)3 種技術路徑值得關注。
① 氧化物,主流路線,但受制于技術瓶頸,部分轉向硫化物路線。優勢是離子電導率高于聚合物、基本适應高電壓、相較硫化物更穩定。能量密度可達 400Wh/kg,2024~2025 年可量產。
② 硫化物,技術實現難度最大,但潛在上限最高,在室溫下可實現的離子電導率最高,能量密度可達 500Wh/kg。預計 2028~2030 年量產。
③ 高濃度溶液,即半固态電池,是另辟蹊徑的技術路線,有可能較早實現商業化。一定程度上中和了固态電池的安全性和液态電池的高電導率,能量密度可達 400Wh/kg。
第二,電芯工藝是一個技術難題。車用級單電芯容量超 120 安時,由于電池體積較大,充放電導致的體積應變問題,會影響電解質與電極之間的物理接觸貼合度,降低電池的循環性能,因此業内尚未開發出能上車的單體電芯。eVTOL 純固态電池則需要平衡能量密度需求與體積要求,并要進行冗餘設計,以滿足安全阈值和備用巡航時間要求。
第三,不同院校的科研成果轉化企業,各有所長,可着重看團隊中的院校科研教授背景。創始人一般負責工藝和生產權衡,首席科學家提供前瞻建議。
▲ eVTOL 對電池性能的要求遠高于電動汽車
3. 飛控 + 航電:國產化率最低,标的稀缺
飛控航電系統在國際上長期處于高度壟斷狀态,核心技術和人才掌握在 Honeywell,Collins,Garmin,Thales 和 BAE 等幾家航電巨頭手中。由于市場壁壘高,競争相對有序,國產廠商的機遇大于挑戰。
由于 G7 國家建立的導彈及其技術控制制度,載人 eVTOL 飛控系統目前禁止對我國出口,國產玩家僅有獅尾智能、邊界智控、昂際航電、中航 618 所等。eVTOL 飛控系統的主要痛點,是靠智能感知克服樓頂起降、城市避障等復雜場景。技術難點在于高敏度的态勢感知、空中避障,及對模式切換的快速響應。
目前技術方向有加裝 ADS-B、TCAS 等空中防撞設備;利用深度學習等方法,建立城市低空仿真模型。人機混合決策技術是行業重點方向,同時深入探索各類先進智能化控制理論的應用,需要實現高度自動化和簡化飛行。
航空電子系統的國產化率同樣較低。以 C919 為例,航電系統中,核心系統、顯示系統、機載維護系統和飛行記錄系統,由航空工業與美國通用合作提供;通信與導航系統的主供應商是美國羅克韋爾柯林斯公司。目前,國際航電市場中約有 76% 是美國企業,其餘主要是歐洲企業。
航電系統需滿足低延時、高穩定性,技術路線正經歷由硬體向軟體的轉變,即 " 軟體定義航空 "。未來 eVTOL 全自動飛行,必須具有更高的復雜度和極高的容錯性能。
機體結構:T700 強度以上碳纖維結構件
eVTOL 機體廣泛應用了結構強度高、重量低的復合材料。需求預計将在 6 年内增長約 20 倍,2030 年超過萬噸水平。其中,90% 以上将是碳纖維,且碳纖維需求結構有望向高端化邁進。
國外機身材料領網域的代表性廠商有美國 ASC、Hexcel 等。國内碳纖維生產技術有限,無法批量供應 T800 強度以上的小絲束碳纖維。加上產能集中度高,2021 年 CR5 約 78.1%,資金壁壘與技術壁壘,使大量企業難以進入碳纖維材料領網域。
目前,一級市場标的主要是碳纖維結構件廠商。值得關注的是具備 T700 強度以上碳纖維寬幅定制加工能力的公司,他們普遍在汽車或大飛機領網域已有業務基本盤,年收入約為 3 億 ~4 億體量。
4. 基礎設施:有望跑出第三方平台級獨角獸
由于特殊的物理原因與監管原因,低空經濟需要基礎設施先行。低空安全、反無人機系統完善,是低空經濟規模發展及商業化的前提。
低空基礎設施包括起降平台、通信導航等硬基建,及飛行服務、空管服務等軟基建。目前,行業内整機廠商較少,市場集中度高,而主機廠無力承擔基建巨大成本,因此,行業有望提早跑出三方平台級公司,且更易收獲更大的市場份額。
基建公司的關鍵發展路徑可能是這樣的:① 承接标杆項目,積累項目經驗 ② 抽象出產品 know-how,打造标準化產品 ③產品模塊化交付,提高實施效率 ④ 沉澱數據,實現閉環,反哺產品研發 ⑤ 打造平台級基建公司,實現多元化盈利模式。
本文來自微信公眾号:指數資本,作者:指數資本產業研究中心,責任作者:吳思齊、蔣駿原、董珂瑜、陳志浩