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中投顧問觀點(diǎn)| 電動垂直起降飛行器(eVTOL)產(chǎn)業(yè)鏈投資機(jī)會分析

中投網(wǎng)2024-06-12 08:44 來源:中投網(wǎng)

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   eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游原材料與核心零部件、中游主機(jī)廠制造商、低空保障與綜合服務(wù)、地面系統(tǒng),以及下游應(yīng)用場景。上游主要涉及電池、動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)以及機(jī)體等核心子系統(tǒng)。中游包括主機(jī)廠制造商,負(fù)責(zé)整機(jī)研發(fā)和集成,以及低空保障與綜合服務(wù),如飛行審批、空域備案等。下游則是eVTOL的應(yīng)用場景,包括載人客運(yùn)、載物貨運(yùn)、低空旅游、城市管理、警務(wù)安防、應(yīng)急救援等。

  圖表:eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

  資料來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

  一、上游投資機(jī)會--碳纖維復(fù)合材料

  在eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈上游,碳纖維復(fù)合材料以其卓越的性能成為主流選擇。碳纖維在結(jié)構(gòu)部件和推進(jìn)系統(tǒng)中的應(yīng)用尤為突出,占據(jù)了eVTOL整體結(jié)構(gòu)材料的顯著比例。

  eVTOL的構(gòu)造在很大程度上依賴于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,這種材料相較于傳統(tǒng)塑料材質(zhì),具備輕質(zhì)、高剛性、高韌性、良好的耐腐蝕與耐老化特性,這些優(yōu)點(diǎn)使得無人機(jī)的運(yùn)載能力和續(xù)航力得到顯著提升。因此,億航智能、小鵬匯天、峰飛航空等眾多企業(yè)在制造eVTOL時(shí),廣泛采用了碳纖維復(fù)合材料。在eVTOL的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,大約70%的材料為復(fù)合材料,其中碳纖維復(fù)合材料占據(jù)了絕大多數(shù),大約為90%。

  碳纖維復(fù)合材料在eVTOL中的使用主要集中在機(jī)體結(jié)構(gòu)和動力推進(jìn)系統(tǒng),占比達(dá)到75%至80%。此外,約12%至14%的復(fù)合材料被用于飛機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu),比如橫梁和座椅,而剩余的8%至12%則被用于電池系統(tǒng)、航空電子設(shè)備等其他部分。絕大多數(shù)復(fù)合材料,超過90%,通過碳纖維進(jìn)行增強(qiáng),剩余大約10%的復(fù)合材料則采用玻璃纖維增強(qiáng),主要用于防護(hù)層。

  圖表:碳纖維復(fù)合材料在eVTOL中應(yīng)用占比

  數(shù)據(jù)來源:中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會,中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

  據(jù)Stratview Research的數(shù)據(jù)顯示,碳纖維在eVTOL的制造成本中占據(jù)了大約4%的比例。預(yù)計(jì)隨著eVTOL市場的增長,碳纖維材料的需求量也將隨之增加,這一增長趨勢是基于Honeywell的預(yù)測,即到2030年,全球eVTOL市場總值將達(dá)到1200億美元,進(jìn)而帶動碳纖維材料市場的相應(yīng)增長。

  在eVTOL碳纖維材料的供應(yīng)鏈中,東麗公司、鉑力特、光威復(fù)材等是主要的供應(yīng)商。東麗公司是一家海外供應(yīng)商,它為Overair的“蝴蝶”eVTOL提供了T1100/3960型號的碳纖維,用于制造機(jī)身、翅膀和旋翼葉片,并且與Joby Aviation和Lilium簽訂了長期供應(yīng)合同。在國內(nèi),鉑力特和光威復(fù)材等公司也是重要的碳纖維材料供應(yīng)商,鉑力特為小鵬匯天的飛行汽車設(shè)計(jì)并打印了關(guān)鍵部件,而光威復(fù)材的碳纖維產(chǎn)品也被應(yīng)用于eVTOL的多個領(lǐng)域。

  二、中游投資機(jī)會--飛控系統(tǒng)

  在飛控、航電和動力系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,國內(nèi)技術(shù)與國際先進(jìn)水平相比仍有差距,類似于我國在大型飛機(jī)制造領(lǐng)域面臨的情況。這些核心系統(tǒng)不僅成本占比高,技術(shù)壁壘和適航認(rèn)證的門檻也相當(dāng)高,因此在短期內(nèi)可能還需依賴國外供應(yīng)商提供相關(guān)的軟硬件支持。

  1、飛控系統(tǒng)

  集成化飛控設(shè)計(jì)是未來的發(fā)展方向,但我國在民用航空領(lǐng)域的技術(shù)力量相對較弱。eVTOL的飛行控制系統(tǒng)需解決包括多旋翼垂直起降和固定翼水平飛行在內(nèi)的多種飛行模式的平穩(wěn)過渡問題,目前多數(shù)國內(nèi)制造商僅掌握其中部分技術(shù)。未來,自動飛行將成為eVTOL的標(biāo)準(zhǔn)配置,這需要飛行管理系統(tǒng)(FMS)和飛行控制系統(tǒng)(FCS)的協(xié)同工作。在eVTOL領(lǐng)域,出于簡化操作和降低重量、成本的考慮,F(xiàn)MS和FCS的綜合化設(shè)計(jì)將成為主要趨勢。當(dāng)前主要的飛控系統(tǒng)供應(yīng)商分為兩類:一類是傳統(tǒng)的軍工企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和高校,如中航工業(yè)618所、北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等;另一類是新興的民營公司,例如邊界智控和安勝等。

  2、動力系統(tǒng)

  eVTOL采用的分布式推進(jìn)系統(tǒng)在提升安全性、降低噪音和提高能源效率方面具有優(yōu)勢,且維護(hù)成本較低。隨著電池能量密度的快速提升,全電動技術(shù)項(xiàng)目占比較高,達(dá)到66%,而混合動力技術(shù)項(xiàng)目占比約為28%。推進(jìn)系統(tǒng)主要由電機(jī)和電控單元構(gòu)成,它們通過驅(qū)動轉(zhuǎn)子或風(fēng)扇來提供推力。預(yù)計(jì)隨著eVTOL需求的增長,高壓動力系統(tǒng)的需求量也將顯著增加。在動力系統(tǒng)方面,國內(nèi)企業(yè)如T-Motor(三瑞智能)專注于研發(fā)、生產(chǎn)和銷售無人機(jī)動力系統(tǒng);而國際上的企業(yè)如Pipistrel、賽峰、羅羅和MagniX等正在進(jìn)行適航認(rèn)證。

  3、導(dǎo)航系統(tǒng)

  eVTOL普遍采用MEMS傳感器和GNSS等技術(shù),并通過數(shù)據(jù)融合算法來提高系統(tǒng)的性能和可靠性,以滿足飛機(jī)對導(dǎo)航系統(tǒng)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。與民航客機(jī)相比,eVTOL的導(dǎo)航系統(tǒng)成本需更低,且技術(shù)等級需達(dá)到DAL-A級,而通用航空飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)通常只需滿足B級或C級標(biāo)準(zhǔn)。在高精度慣性導(dǎo)航領(lǐng)域,國內(nèi)主要依賴軍工企業(yè)的研發(fā),如中航工業(yè)618所和中國航天科技集團(tuán)的相關(guān)研究所,而國際廠商在國內(nèi)市場仍占據(jù)主導(dǎo)地位。

  4、能量系統(tǒng)

  eVTOL對電池的輕量化和高能量密度有著更高的要求,這為中國的新能源電池產(chǎn)業(yè)提供了優(yōu)勢。與新能源汽車電池相比,eVTOL電池需要在能量和功率之間找到平衡,特別是在起飛和降落時(shí)需要更高的功率,這比電動汽車加速所需的功率高出數(shù)倍。此外,為了確保足夠的航程,電池的重量還不能過重,以免增加飛機(jī)的起飛難度。目前,300Wh/kg的能量密度可支持200至300公里的航程,但現(xiàn)有電池技術(shù)尚未完全滿足eVTOL在航程、壽命、快速充電和能量密度等方面的要求。作為全球領(lǐng)先的電池生產(chǎn)國,中國的電池制造商,如寧德時(shí)代和孚能科技,正在逐步進(jìn)入eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈。

  三、下游投資機(jī)會--旅游、物流、客運(yùn)

 。ㄒ唬〆VTOL+旅游

  eVTOL在旅游領(lǐng)域的應(yīng)用展現(xiàn)出巨大潛力,特別適合于短途旅游和觀光。由于eVTOL的續(xù)航里程相對有限,它們成為短途旅游的理想選擇,例如億航智能的EH216-S型號,最大射程30公里,非常適合景區(qū)的短途空中游覽。eVTOL的運(yùn)行成本較低,加之政府的補(bǔ)貼政策,使得其在旅游領(lǐng)域的應(yīng)用更具吸引力。珠海市政府和深圳市寶安區(qū)為eVTOL空中游覽觀光類提供的補(bǔ)貼政策,為eVTOL在旅游領(lǐng)域的快速發(fā)展提供了有力支持。

  目前,eVTOL的旅游應(yīng)用市場正在迅速發(fā)展。隨著全球旅游業(yè)的復(fù)蘇和增長,以及消費(fèi)者對獨(dú)特旅游體驗(yàn)的需求增加,eVTOL作為一種新型旅游方式,有潛力吸引大量尋求新奇體驗(yàn)的游客。例如,一些旅游公司已經(jīng)開始提供eVTOL空中游覽服務(wù),讓游客從空中俯瞰城市景觀或自然美景。此外,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,eVTOL的續(xù)航里程和載客量有望逐步提升,這將進(jìn)一步拓寬其在旅游領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

  政府對eVTOL旅游應(yīng)用的支持不僅限于補(bǔ)貼政策,還包括法規(guī)制定和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。例如,一些地方政府正在制定相關(guān)法規(guī),以確保eVTOL旅游服務(wù)的安全和合規(guī)性。同時(shí),也在建設(shè)專用的eVTOL起降點(diǎn)和充電設(shè)施,以支持eVTOL旅游服務(wù)的運(yùn)營。

  總體來看,eVTOL在旅游領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊,隨著技術(shù)的進(jìn)步、市場的發(fā)展以及政府的支持,預(yù)計(jì)eVTOL將成為未來旅游行業(yè)的重要組成部分,為游客提供全新的旅游體驗(yàn)。

  圖表:圍繞三個環(huán)節(jié)拓展低空旅游產(chǎn)業(yè)鏈

  資料來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

  (二)eVTOL+物流

  eVTOL在物流行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊,它能夠服務(wù)于無人機(jī)物流體系中的干線、支線和末端航線,尤其在末端物流方面顯示出巨大潛力。eVTOL的垂直起降能力使其能夠在城市狹小空間內(nèi)高效配送貨物,這對于解決城市交通擁堵和提高物流效率具有重要意義。中通研究院的數(shù)據(jù)顯示,采用無人航空物流模式可以顯著降低物流企業(yè)的運(yùn)營成本,提升運(yùn)輸效率。例如,電動六旋翼無人機(jī)“海燕”的單個包裹運(yùn)輸成本僅為1.15元,這一成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)快遞服務(wù)的費(fèi)用,顯示出eVTOL在成本效益方面的巨大優(yōu)勢。

  隨著電子商務(wù)的迅猛發(fā)展,物流需求不斷增加,尤其是在城市地區(qū),對快速、靈活的配送服務(wù)需求更為迫切。eVTOL的應(yīng)用能夠提供快速響應(yīng)的配送解決方案,滿足消費(fèi)者對即時(shí)配送的期待。此外,eVTOL在支線航空貨運(yùn)中也展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,如果運(yùn)營成本合理,其相比傳統(tǒng)運(yùn)輸模式的效率和成本優(yōu)勢將更加凸顯。

  隨著技術(shù)的進(jìn)步和法規(guī)的完善,eVTOL在物流領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐步成為現(xiàn)實(shí)。一些物流公司和無人機(jī)制造商已經(jīng)開始測試和部署eVTOL用于物流配送。例如,亞馬遜的Prime Air項(xiàng)目和谷歌的Wing項(xiàng)目都在積極探索無人機(jī)配送的可能性。此外,隨著電池技術(shù)的提升和成本的降低,eVTOL的續(xù)航能力和經(jīng)濟(jì)性將進(jìn)一步提高,這將推動其在物流行業(yè)的廣泛應(yīng)用。

  綜合來看,eVTOL在物流行業(yè)的應(yīng)用不僅能夠提高配送效率,降低運(yùn)營成本,還能夠提供更加環(huán)保的物流解決方案。隨著相關(guān)技術(shù)的成熟和市場的擴(kuò)大,預(yù)計(jì)eVTOL將在物流行業(yè)中扮演越來越重要的角色,為現(xiàn)代物流業(yè)帶來革命性的變革。

  圖表:美團(tuán)、京東、順豐等公司均已發(fā)布物流無人機(jī)產(chǎn)品

  資料來源:中投產(chǎn)業(yè)研究院整理

 。ㄈ〆VTOL+客運(yùn)

  在客運(yùn)領(lǐng)域,eVTOL(電動垂直起降)技術(shù)展現(xiàn)出成為未來城市交通重要組成部分的巨大潛力。盡管目前平原地區(qū)城際空運(yùn)服務(wù)的需求可能還相對有限,但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善,eVTOL在城際客運(yùn)市場的潛力正逐漸顯現(xiàn)。例如,廣東省已經(jīng)出臺政策,支持開通市內(nèi)和城際低空客運(yùn)航線,打造低空空中交通走廊,這表明地方政府對于推動eVTOL在客運(yùn)領(lǐng)域應(yīng)用的決心和支持。

  2024年4月,廣東深圳往返珠海的首條低空短途航線開通運(yùn)營,這一舉措不僅大幅縮短了兩地之間的旅行時(shí)間,也標(biāo)志著eVTOL在城際客運(yùn)服務(wù)中的實(shí)際應(yīng)用邁出了重要一步。這一進(jìn)展不僅為乘客提供了更快捷、更便利的出行選擇,也為eVTOL在城市交通中的進(jìn)一步應(yīng)用提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

  隨著城市化進(jìn)程的加快和交通擁堵問題的日益嚴(yán)重,eVTOL作為一種新型的城市空中交通解決方案,正受到越來越多的關(guān)注。許多公司和研究機(jī)構(gòu)正在積極開發(fā)eVTOL技術(shù),以期在未來的城市交通體系中占據(jù)一席之地。例如,德國的Volocopter、美國的Joby Aviation等公司都在進(jìn)行eVTOL原型機(jī)的測試和認(rèn)證工作,力圖早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營。

  此外,隨著電池技術(shù)、飛行控制系統(tǒng)和航空電子設(shè)備等方面的技術(shù)突破,eVTOL的性能和安全性將得到進(jìn)一步提升,這將有助于加速其在客運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí),政府和行業(yè)組織也在積極制定相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),以確保eVTOL的安全運(yùn)營和可持續(xù)發(fā)展。

  綜合來看,eVTOL在客運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊,隨著技術(shù)的進(jìn)步、政策的支持和市場的推動,預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi),eVTOL將在城市空中交通領(lǐng)域扮演越來越重要的角色,為乘客提供更加便捷、高效和環(huán)保的出行方式。

  四、總結(jié)與展望

  eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展正處于一個關(guān)鍵時(shí)期,隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場需求的增長,eVTOL將在旅游物流和客運(yùn)等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。碳纖維復(fù)合材料、飛控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)和能量系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展,將直接影響eVTOL產(chǎn)業(yè)的競爭力和市場前景。國內(nèi)企業(yè)在這些領(lǐng)域的發(fā)展需要政策支持、技術(shù)創(chuàng)新和國際合作,以實(shí)現(xiàn)在eVTOL產(chǎn)業(yè)鏈中的全球競爭力。隨著eVTOL技術(shù)的成熟和市場的擴(kuò)大,預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi),eVTOL將為相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈帶來顯著的投資機(jī)會和增長動力。

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