低空經(jīng)濟(jì)：eVTOL產(chǎn)業(yè)發(fā)展的5個(gè)核心問題
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2024-05-27 07:39
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eVTOL 商業(yè)化之路或?qū)⒔?jīng)歷旅游觀光、工業(yè)應(yīng)用、城市出行 3 個(gè)發(fā)展階段。1）第一階段：在 eVTOL 產(chǎn)品和低空經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，適用于以景區(qū)觀光等場(chǎng)景為主的短途飛行。與此同時(shí)，低空空管系統(tǒng)、臨時(shí)起降點(diǎn)等開始建設(shè)，具備一定適航條件；2）第二階段：飛行器續(xù)航能力提升，民眾可接受程度提升、低空基礎(chǔ)設(shè)施配套也逐漸完善，eVTOL 應(yīng)用或?qū)B透到應(yīng)急救援、醫(yī)療轉(zhuǎn)運(yùn)、安防、物流等領(lǐng)域；3）第三階段：全自主飛行、避障、降噪等技術(shù)更加成熟；低空基建走向成熟，空管系統(tǒng)高度智能化，伴隨飛行器批產(chǎn)成本的降低，“空中的士”時(shí)代或?qū)⒌絹?lái)，呈現(xiàn)出城市立體分層交通格局。
1、“漫長(zhǎng)”取證路？
對(duì)于 eVTOL 企業(yè)來(lái)講，首要的問題可能是如何設(shè)計(jì)生產(chǎn)出好的產(chǎn)品并成功推向市場(chǎng)，在這中間有一個(gè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，就是適航取證。從某種程度上說(shuō)，在需求沒問題的前提下，適航取證的進(jìn)展是決定企業(yè)能否順利發(fā)展的核心因素。
總體而言，適航活動(dòng)貫穿民用航空產(chǎn)品和零部件的設(shè)計(jì)、制造、使用、維修直至退役的全壽命周期。民用航空器的適航審定要求，即需要取得三項(xiàng)合格證：型號(hào)合格證（TC）、適航證（AC）和生產(chǎn)許可證（PC）。但目前 eVTOL 的適航審定還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)文件，因此專用適航條件制定的合理與否至關(guān)重要。
2、構(gòu)型的路線之爭(zhēng)
在對(duì)民用航空器（尤其是 eVTOL）適航取證的問題研究之后，當(dāng)聚焦到產(chǎn)品本身，就會(huì)注意到不同企業(yè)的 eVTOL 構(gòu)型各不相同，企業(yè)選擇不同的構(gòu)型有其自身的道理。
根據(jù)航空產(chǎn)業(yè)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，全球 eVTOL 制造商目前主要分布在美國(guó)、中國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本和英國(guó)等，累計(jì)占據(jù)了 80%以上的市場(chǎng)份額。此外，我們還發(fā)現(xiàn)這類地區(qū)通常還具有強(qiáng)的航空航天技術(shù)底蘊(yùn)和高端制造能力、較強(qiáng)的市場(chǎng)需求以及有力的政策支持，或許一定程度上可以認(rèn)為這是支撐 eVTOL 產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)較好發(fā)展的有力條件。當(dāng)前 eVTOL 企業(yè)主要分為 2 類：一類是傳統(tǒng)飛機(jī)和汽車行業(yè)巨頭，如空客、巴航工業(yè)、羅羅、豐田、吉利等；另一類是初創(chuàng)企業(yè)，如美國(guó)的 Joby、Archer、Wisk、Beta、ZeroAvia、Wisk、Jaunt，德國(guó)的 Volocopter、Lilium，以色列的UrBanAeronautics，英國(guó)的 Vertical Aerospace，歐洲的空客 CityAirbus，日本的 Skydrive 等，以及中國(guó)的億航智能、峰飛航空、沃蘭特、沃飛長(zhǎng)空、時(shí)的科技、小鵬匯天、御風(fēng)未來(lái)、零重力飛機(jī)等。
目前 eVTOL 的主流構(gòu)型有三類：垂直起降固定翼、矢量推力型、多旋翼型，與無(wú)人機(jī)整體布局劃分類似。截至 2023 年 7 月，飛行器整體布局：1）垂直起降固定翼（復(fù)合翼）占比 47%，如沃蘭特的 VE25，零重力的 ZG-VC2，峰飛航空盛世龍等，沃飛長(zhǎng)空的 XB-12；2）矢量推力（傾轉(zhuǎn)旋翼）布局占比 38%，如時(shí)的科技的 E20，零重力的 ZG-T6、沃飛長(zhǎng)空的 AE200；3）多旋翼布局占比 15%，如億航智能 EH216-S、小鵬匯天的旅航者等。
eVTOL 不同構(gòu)型的升力原理、性能表現(xiàn)與適用場(chǎng)景各有不同。
1）多旋翼構(gòu)型：該類飛行器沒有額外組件，結(jié)構(gòu)輕便、設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單、制造成本較低，是技術(shù)發(fā)展最為成熟的構(gòu)型之一，但航程、速度和有效載荷表現(xiàn)一般。
2）垂直起降固定翼/復(fù)合翼構(gòu)型：最大程度上保留了傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)的特征，機(jī)艙布局更靈活。在懸停和低速飛行時(shí)，飛機(jī)以垂直起降模式運(yùn)行；當(dāng)速度增加到一定程度，旋翼轉(zhuǎn)速會(huì)降低直至停止運(yùn)轉(zhuǎn)，與此同時(shí)機(jī)翼逐漸加入使用，并完全承擔(dān)升力，此時(shí)向前的推力由螺旋槳系統(tǒng)承擔(dān)。
3）矢量推進(jìn)/傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型：目前能兼具效率和成本的一種構(gòu)型，同時(shí)也是研發(fā)難度較大、機(jī)械設(shè)計(jì)非常復(fù)雜的機(jī)型。飛行器配備了可傾轉(zhuǎn)電驅(qū)動(dòng)組件，可通過改變推力方向來(lái)實(shí)現(xiàn)垂直起降或巡航。
3、動(dòng)力系統(tǒng)與兩個(gè)關(guān)鍵
關(guān)于 eVTOL 是傳統(tǒng)通航飛行器的升級(jí)？顛覆？補(bǔ)充？產(chǎn)業(yè)中有很多討論。決定 eVTOL 能否應(yīng)用落地的主要性能指標(biāo)之一就是續(xù)航能力，我們用“兩個(gè)關(guān)鍵”來(lái)形容這個(gè)問題：動(dòng)力系統(tǒng)是 eVTOL 產(chǎn)品的關(guān)鍵；提高電池能量密度是動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵。
eVTOL 主要由動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)載系統(tǒng)、機(jī)體結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。eVTOL 作為新一代航空革命性飛行器，集合了新概念、新能源、新材料、新技術(shù)，此類飛行器的出現(xiàn)很大程度要受益于電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。按照動(dòng)力模式的不同，eVTOL 可分為全電動(dòng)、混合動(dòng)力兩大類。全電動(dòng)類別包括鋰電池、氫燃料電池、太陽(yáng)能電池三種，混合動(dòng)力類別包括鋰電池+氫燃料電池、鋰電池+燃油兩種。
4、商業(yè)化路徑探尋
eVTOL 商業(yè)化和應(yīng)用場(chǎng)景的落地，是產(chǎn)業(yè)最后能否騰飛的關(guān)鍵之一。在這方面，通航產(chǎn)業(yè)過去多年的發(fā)展提供了參考，我們?cè)诘涂战?jīng)濟(jì)系列報(bào)告第一篇中，從通航產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程分析了低空經(jīng)濟(jì)未來(lái)發(fā)展的制約因素和決定條件。在本章中，我們將分析進(jìn)一步聚焦，將焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn) eVTOL 的商業(yè)化和應(yīng)用場(chǎng)景。我們認(rèn)為，eVTOL 商業(yè)化之路或經(jīng)歷旅游觀光類、工業(yè)應(yīng)用類、城市出行類 3 個(gè)發(fā)展階段，最終或?qū)⒊尸F(xiàn)出空中立體分層交通的發(fā)展格局。
全球 eVTOL 產(chǎn)業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)，我國(guó)具有先天優(yōu)勢(shì)。我國(guó)擁有較好的資源稟賦、較強(qiáng)的市場(chǎng)需求和有力的政策支持。資源稟賦方面，我國(guó)地大物博、人口眾多，具備使用 eVTOL 的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)；同時(shí)在人口密集度高、地面交通擁堵的城市，對(duì)eVTOL 等空中交通有較為迫切的需求；政策支持方面，中央和地方針對(duì)低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展均頒布了支持政策，包括適航取證補(bǔ)貼、企業(yè)發(fā)展補(bǔ)貼、航線補(bǔ)貼等諸多方面，頂層規(guī)劃堅(jiān)定、發(fā)展信心較足。同時(shí)，部分頭部企業(yè)適航認(rèn)證方面也取得突破。
1）億航智能：2023 年 10 月 13 日，億航智能 EH216-S 獲得中國(guó)民航局頒發(fā)的全球首個(gè)型號(hào)合格證；12 月 21 日，獲得全球首個(gè)無(wú)人駕駛 eVTOL 標(biāo)準(zhǔn)適航證。2024 年 4 月 7 日，獲得全球首個(gè)無(wú)人駕駛 eVTOL 生產(chǎn)許可證。至此，億航智能已集齊“適航三證”，商業(yè)化運(yùn)營(yíng)提速；
2）峰飛航空：2024 年 3 月 22 日，峰飛航空 V2000CG 無(wú)人駕駛貨運(yùn) eVTOL 獲得由中國(guó)民航華東局頒發(fā)的全球首款噸級(jí)以上 eVTOL型號(hào)合格證，可廣泛用于物流、緊急物資運(yùn)輸和應(yīng)急救援等領(lǐng)域。
eVTOL 商業(yè)化之路或經(jīng)歷旅游觀光類、工業(yè)應(yīng)用類、城市出行類 3 個(gè)階段。與傳統(tǒng)航空器相比，eVTOL 除了具備零排放，零污染等優(yōu)點(diǎn)外，其可垂直起降、不需要跑道/專用機(jī)場(chǎng)、噪聲低和較低的運(yùn)營(yíng)成本，使得 eVTOL 有望打破傳統(tǒng)交通運(yùn)輸工具的邊界，成為高鐵、地鐵、長(zhǎng)途巴士、出租車、私家車的重要補(bǔ)充，甚至有機(jī)會(huì)成為未來(lái)的交通出行和運(yùn)輸?shù)闹髁鞣绞街弧?/span>
5、低空新基建之智聯(lián)網(wǎng)/空管系統(tǒng)
低空經(jīng)濟(jì)是一個(gè)多產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的綜合性生態(tài)，涵蓋了航空器制造、應(yīng)用、飛行保障、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、低空新基建五大領(lǐng)域?！暗涂瞻l(fā)展，基建先行”在邏輯上是成立的，加快建設(shè)低空飛行活動(dòng)所需的新型基礎(chǔ)配套設(shè)施尤為重要。
低空生態(tài)涵蓋飛行器制造、應(yīng)用、飛行保障、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、低空新基建五大領(lǐng)域。其中，低空新基建主要包括臨時(shí)起降點(diǎn)/通用機(jī)場(chǎng)的建設(shè)、低空空管系統(tǒng)建設(shè)、空天地一體化導(dǎo)航/通信系統(tǒng)建設(shè)、低空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)建設(shè)、充電設(shè)施建設(shè)等。低空空管系統(tǒng)是國(guó)家實(shí)施空域管理、保障飛行安全、實(shí)現(xiàn)航空運(yùn)輸高效有序運(yùn)行、捍衛(wèi)我國(guó)空域權(quán)益的戰(zhàn)略基礎(chǔ)設(shè)施，也是國(guó)土防空體系的重要組成部分。
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