低空经济行业框架:三大环节全梳理,国内都有哪些玩家?

科技界繁星雨 2024-04-19 09:12:45

导 读

低空经济市场空间巨大,根据工信部等四部委发布的《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》,提出,到 2027 年,物流配送实现规模化应用,城市空中交通实现商业运行。到 2030 年,支撑和保障“短途运输+电动垂直起降”客运网络、“干-支-末”无人机配送网络,通用航空装备全面融入人民生产生活各领域,形成万亿级市场规模。

低空经济是未来十年的三维立体新交通、智慧城市新基建、数字经济新引擎,产业链条长、辐射面广、成长性和带动性强,各环节有望充分受益。

低空经济产业链主要涉及飞行器的整机制造、零部件及材料、软件,基础设施建设(包括包括物理基础设施、通导感、算力、空管软件等),运营,以及监管、运维及金融服务等。围绕无人机、通航、eVTOL 的低空经济是个全新的产业,其整机研发制造难度、试航认定难度、零部件及材料航空标准、基础设施的复杂度、飞行安全可靠度要求等都远高于新能源车行业,虽有相似处但核心环节仍待攻克。通过复盘新能源车行业发展我们可以发现,行业核心待突破点在不断提高的补贴标准之中。目前国家层面的补贴政策尚未看到,我们可以从试点的先锋城市深圳及其下辖区的补贴政策中窥得一二。

通过整理深圳及其下属龙岗、罗湖、宝安、龙华等区对低空经济企业及机构的补贴/奖励支持,可以看出,低空经济当前补贴主要聚焦于整机及核心零部件企业的落户、整机适航取证、整机软硬件核心技术研发、核心零部件&材料技术突破、基础设施建设、整机及核心产品销售、商业运营几个环节。而因为当前时点载人客运 eVTOL 尚未取得适航认证,补贴将率先落地于企业落户、基数设施建设、无人机物流及商业运营等。当然,低空现在尚处试点阶段,核心环节也会在行业发展过程中不断演进。

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基础设施环节

1.1 低空智能融合平台,既“管路”又“管车”

低空经济的本质是交通,类比地面交通,其主要环节就是交通工具及道路设施及服务,而道路软硬件设施及规则是其发展的基础。

但与地面交通不同,低空交通是一个更加复杂、多任务、高密度、实时变化的多维立体交通。首先,低空道路为时空道路,并非固定不变。其道路在路线上既有固定线路、也有自由线路,固定线路又为同时涉及时间+空间的立体线路;同时,低空空域没有任何物流附着物,低空道路状态受到气象变化而实时变化。其次,低空道路上的工具是异构的,既包括小型消费型无人机、工业级无人机、传统直升机,也包括吨级载物、载人 eVTOL,eVTOL构型又既有多旋翼、复合翼,也有倾转翼以及矢量涵道等构型,这些不同的飞行器在低空空域下根据不同的业务场景需要执行不同的飞行模式,如计划飞行、即时飞行、自由飞行、紧急飞行等。

如此复杂的低空道路管理,无法凭借现有地面交通或者商业航空管理系统来管理,也无法依靠人力来完成。因此低空道路管理需要一个全数字化的智能融合低空系统(SILAS),以在保证安全的前提下支持异构的飞行器和业务在同一低空空域高密度融合运行。

1.2 重点关注智能低空融合系统、气象雷达、通感一体化设备

智能低空融合系统是建立在可计算空域基础上的全数字化系统,其内核是将低空空域和飞行管理抽象转化为数字化的低空时空资源与时空进程的管理和调度,支持高密度飞行场景下对时空资源与飞行进程的精细化管理,同时支持不同类型的低空业务共享空域。

智能低空融合系统上连业务应用,下连算力(端边云)、CNS+X(通导感+其他)硬件设施和其他物理基础设施。以深圳市低空智能融合基础设施“四张网”为例,SILAS 系统的顺利运行需要“设施网”(起降站、能源站、保障站等)、“空联网”(通导感+X)、“航路网”(时空资源、3D 地图、城市 CIM、规则库、知识库、空域管理、飞行管理等)、“服务网”(数字化管服系统)的通联协同。深圳作为先导示范区,SILAS 系统的建设也走在前列,其方案和进展为我们展示了基础设施环节可能的方案及机会。

建议重点关注智能低空融合系统、通感一体化设备、气象雷达的投资机会。

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整机环节

2.1 载人 eVTOL 经济性及市场规模判断

低空空域主要飞行器包括传统直升机、各规格/构型无人机、载物/载人 eVTOL 等。相比传统直升机,eVTOL 不需要航空发动机,电机维护成本、维修成本大幅降低,噪音大大低于直升机,同时电动相比油动成本大幅降低,为未来空中载物载人主力。

低空经济虽涉及军事、农业、外卖、物流、旅游、通勤等广泛应用,但其中作为城市通勤、城际交通场景的载人 eVTOL 商业化最具备市场想象空间。因此我们重点关注载人 eVTOL的市场空间。

与地面传统交通工具比,根据南航与沃兰特合作推出的《客运 eVTOL 应用与市场白皮书》,分别对短途定期载客飞行(临到-虹桥)、企业和私人包机(上海-普陀山往返)、空中游览飞行(徐汇滨江 - 长江口)、医疗转运(南通启东人民医院 - 上海瑞金医院)四种不同场景下的交通时间、费用进行测算比较,得出 eVTOL 时间效率为出租车的 4.76 倍,单人出行成本仅为出租车的 1.06 倍,具备非常高的经济可行性。再通过辅以一定的假设条件,得出 2030 年中国不同场景下 eVTOL 机队规模预计超 1.6 万架。

若 2030 年载人 eVTOL 放量,产品售价下降,据我们估算大致按 800 万元/架计,整机市场规模在 1300 亿人民币左右;若按中国市场占比 25%^2估计,全球整机规模在 5000 亿人民币左右。

2.2 重点关注 eVTOL 及通航厂商

按照上节测算数据,若 2030 年载人 eVTOL 放量,产品售价下降,按照 800 万元/架计,整机市场规模在 1300 亿人民币上下;若按中国市场占比 25%计,全球整机规模在 5000 亿人民币左右,整机厂商将充分受益。此外,在低空发展过程中,无人机、通航、eVTOL 有望递次发展。

考虑国内头部玩家技术积累、不同构型、取证进度、资金实力、行业背景等,建议重点关注万丰奥威、亿航智能、中直股份,以及未上市的峰飞、沃兰特、时的、沃飞等。

1)eVTOL 取证进展

亿航智能:1、EH216-S 无人驾驶载人航空器(多旋翼)于 23 年 10 月取得 TC,23 年 12 月取得 AC,PC 审定工作进入尾声,预计近期将获得;售价国内 239 万元人民币,海外 41万美元;自 2023Q4 起收获海内外数百架预订单。EH216 系列 2023 年交付 52 架。2、无人驾驶载人电动复合翼型 VT30(复合翼)正在飞行测试,和做适航审定申请的相关准备工作,计划今年申请 TC。3

峰飞航空:1)2024 年 3 月 22 日自主研发的 V2000CG 无人驾驶航空器(载物)取得全球首张吨级以上 eVTOL 的 TC。V2000CG 最大起飞重量 2 吨,适用航程 200 公里。根据财联社,目前该款载物 eVTOL 已获得国内外订单超过 200 架。2)2023.6.21 载人型盛世龙适航申请获 EASA 受理。

其他整机厂如时的、御风未来、沃兰特、沃飞等处在 TC 受理阶段。假设按照亿航 EH216-S载人 TC 申请到取证 4 年时间计,预计上述公司载人 eVTOL 将于 2016-2027 年陆续获得 TC证。取证时间将随构型不同、技术成熟可靠度等不同因素而有所不同,随着未来技术成熟度的提升以及审查程序的标准化,这一周期有望缩短。

海外头部企业均直接切入载人客运赛道,但目前都处在研发阶段,仅 Joby 开始载人试飞。中国作为亚太地区的领头羊,在产品研发进度和产品构型丰富度等维度并不落后于欧美等发达国家和地区。

2)eVTOL 构型预判

当前 eVTOL 构型很多,结合飞行速度、最大航程、载重人数、技术难度、取证难度、安全可靠性、后期维护成本等,我们认为复合翼构型可能为未来 5 年最好方案。复合翼方案在经济性和技术复杂度方面平衡性非常好,复合翼类 eVTOL 部分型号大概率将比倾转旋翼类产品快 1-2 年完成取证。鉴于其经济性损失较低,后期维护难度低,取证速度较快等综合因素考虑,该类型后期将最容易被市场所接受。

多旋翼构型虽可能较快完成 TC 取证工作,但因其飞行速度、飞行时间等不具备优势,场景以观光为最佳。倾转旋翼及倾转涵道构型因其技术复杂度高,安全可靠性具备更大挑战,且取证周期势必延长,后期故障率和维护成本也将一定程度提高。

3)产业链技术积累/话语权

万丰奥威:万丰钻石飞机目前拥有奥地利、加拿大、捷克三大飞机设计研发中心及国内一个省级工程研究中心,以及奥地利、加拿大、中国(青岛、新昌)四大飞机制造基地,是全球通用飞机的领导者,为全球前三的活塞式固定翼飞机制造商,其中双发市场占有率位列世界第一;2 月 5 日,万丰奥威公告,万丰飞机已与全球某知名主机厂已达成战略合作,拟在 eVTOL 原型机开发、电池系统、B2C/B2B 销售和售后网络资源等领域深度合作。

中直股份:公司是我国直升机和通用、支线飞机科研生产基地。公司是国内航空产品制造业中少数能够依托自主研发、引进、消化国际先进技术,实现产品国际取证和销售的生产企业,在复合材料研制和生产应用方面拥有绝对优势。2023 年 9 月,中直股份与中国航空研究院、中航科工签署协议,联合研发高速电动垂直起降飞行器(H-eVTOL)。

沃兰特:核心管理团队长期从事航空研发及通航市场工作,拥有丰富的型号经验、大型系统、软硬件研制经验、通航从业经验及民航客机研制经验。

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零部件环节

eVTOL 目前仍然是非常新的一个航空器,不同重量级、不同构型的成本组成差异较大,关于成本构成方面的公开资料较少,粗略估算,5-6座载人eVTOL成本构成为:结构占比15%、动力系统 20%、电池 15%、航电系统 10-15%、飞控系统 20%、电气系统 10%,以及其余一些机动成本。

当前 eVTOL 零部件及材料、系统等主要采用随机适航认证,供应商切换难度大。因适航取证时间长,根据亿航和 Joby 经验需要 4-7 年,直接采用通过适航认证过的航空级高性能零部件和材料,理论上可以降低认证失败概率从而节约取证时间。目前国内几家 eVTOL整机厂商研发的首款载人产品在电机、复合材料原料、飞控系统、航电系统等方面以硬件采购+合作/自主研发的方式为主。

但过去十多年中国新能源汽车行业的发展为 eVTOL 储备了大量可替代的潜在供应商,且过去十年中国完成了 ARJ 和 C919 飞机的研制,引进了多家合资公司,形成了产业生态。当前整机厂在国外采购+自主研发同时,也已开始和国内头部企业合作开发,率先合作企业或将具备卡位优势。eVTOL 不同于传统飞机和直升机,不需要航空发动机、合金材料等,中国在这一产业链上的发展有望复制新能源车行业,产业链国产化空间巨大,建议重点关注三电和碳纤维两个细分领域。

1)三电系统

eVTOL 的整个电动力系统(包括电池电机电控)占整机总成本的 35%左右。若 2030 年整机需求量按照 3.4.1 节所述为 1.6 万架,单机价格按 800 万元/架计,毛利率假设 50%(2024年亿航智能毛利率为 64%),则三电成本约为 140 万元/架。其中电池约 60 万元/架,电机电控约 80 万元/架,对应前装市场分别为电池 96 亿元、电机电控 128 亿元。

eVTOL 因更高的安全可靠性要求,三电系统价格远高于汽车,更换频率也高于汽车。按照国金证券汽车组测算,假设 eVTOL 的使用寿命按照 20 年计,电机在单个 eVTOL 生命周期中更换 4 次,更换均价为 60 万元,电池更换 14 次,更换均价为 45 万元。则对应电机后装市场 384 亿元、电池后装市场 1008 亿元。

2)碳纤维

碳纤维力学性能优异,轻于铝,强于铁,且具有高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性。eVTOL 整机除三电、飞控、航电、电气、座椅等系统外,通身以碳纤维材料为主。假设单架 eVTOL 碳纤维材料重量占整机 30%,5-6 座载人 eVTOL 单机重量在 2-2.5吨(峰飞盛世龙 2 吨、沃兰特 VE25 2.5 吨),航空级碳纤维单价为 2000 元/kg,则对应eVTOL 碳纤维成本为 120-150 万元/架。假设 2030 年国产航空级碳纤维已通过认证并放量,价格为 1500 元/kg,则 eVTOL 碳纤维成本为 90-112.5 万元/架,对应 2030 年碳纤维市场144-180 亿元。

世界碳纤维技术仍主要掌握在日本公司手中,中国供应商熟悉辅材结构制造,但原材料目前进口日本。根据艾瑞咨询《2023 年中国碳纤维行业报告》,中国航空航天领域碳纤维需求仅为 3.2%,远远低于全球 14.0%,其主要原因是国内碳纤维生产技术有限,无法批量供应 T800 强度以上的小丝束碳纤维。当前国内碳纤维龙头企业已与 eVTOL 及传统航空客户配合研发测试相关产品,一旦通过认证及下游产品批量生产,我国碳纤维需求结构将向航空航天等高端化领域迈进,空间不止于 eVTOL 领域。

精选报告来源:银创智库

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评论列表
  • 2024-04-22 07:41

    会是忽悠讲故事。

科技界繁星雨

简介:感谢大家的关注