【中航证券军工】第七章“大军工”之低空经济:产业高质量发展元年多领域齐发力助力低空“高飞”——行业2025年投资策略
低空经济是以低空空域为依托,以各种有人客运飞行器和无人驾驶航空器的各类飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。低空经济产业涉及民用、警用和军用等多个领域,横贯一二三产业,涵盖上中下游整个发展链条,具有“多领域、跨行业、全链条”的特点。
低空经济产业是由通用航空产业高质量发展而来的衍生行业,在“低空经济”一词首次纳入国家规划前,最常提及的关联词是通用航空。与通用航空产业组成结构类似,低空经济产业由低空制造、低空飞行、低空保障、综合服务四部分构成。其中“低空制造”是为低空飞行活动提供整机及配套产品;“低空飞行”是低空经济产业的核心,对整个低空经济的发展起牵引和带动作用;“低空保障”是指为低空飞行和空域安全提供保障服务的相关产业;“综合服务”是指支撑和辅助的各种服务性产业。
①低空空域:低空空域是低空经济的重要依托,同时也是关键资源要素,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,根据不一样的地区特点和实际要可延伸到3000米以内。
②低空航空器:包括直升机、无人机、eVTOL。根据高度划分:120m以下最重要的包含消费级无人机,120m—300m最重要的包含行业应用无人机,300m-1000m最重要的包含直升机/eVTOL。
③低空飞行活动:低空飞行活动最重要的包含警用航空活动、海关航空活动、通用航空以及部分军用航空活动,因此低空经济产业涉及民用、警用和军用等多个领域,具有“多领域、跨行业、全链条”特点。
从下游应用场景看,低空经济的典型应用场景最重要的包含城市管理、工业应用、消费娱乐和城市交通等领域。
低空经济产业的市场空间方面,根据赛迪顾问的测算,2023年中国低空经济市场空间达到5059.2亿元,增速高达33.8%,随着低空飞行活动的日益增多,乐观估计到2026年,低空经济规模有望突破万亿元,达到10644.6亿元。根据中央在十四五规划发布的《国家立体交通网络规划纲要》,到2035年,国家支撑经济发展的商用和工业级无人机预期达到2600万架,同期,无人机驾驶员也将增长到63万名。到2035年,中央对国家低空经济的产业规模预期将达6万多亿元。
国家顶层政策的支持是低空经济产业高质量发展的核心驱动力,自2021年“低空经济”首次写入国家级规划《国家综合立体交通网规划纲要》后,国家先后出台一系列政策布局指引低空经济产业高质量发展,其中2023年被认为是低空经济产业高质量发展的关键“转折年”,我国先后出台《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》和《国家空域基础分类方法(征求意见稿)》等几部重磅政策文件,分别从明确电动垂直起降航空器(eVTOL)实现试点运行、颁布首部专门行业法规、新增非管制空域划分条件等方面,为低空经济产业高质量发展奠定了关键的基础。2023年12月,中央经济工作会议明确将“低空经济”确定为国家战略性新兴起的产业,更是拉开了低空经济产业高质量发展的“大幕”。
2024年,被称为低空经济产业高质量发展“元年”,是国家对低空经济产业明确定调支持发展的重要一年,综观全年,国家在顶层政策方面的支持力度更强,并且更具有针对性和引导性。2024年3月27日,由工业与信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局等四部门联合印发《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》,该方案最大限度地考虑了通用航空产业作为发展低空经济的主体产业定位,彰显了国家层面对通用航空产业顶层规划发展的决心。2024年7月,党的二十届三中全会作出了《中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》,《决定》明白准确地提出发展通用航空和低空经济,这也是中央历次全会的决定中,首次写入“低空经济”一词。《决定》充分证明国家顶层肯定了低空经济的新兴战略产业地位,为低空经济产业高质量发展坚定了信心,引领了方向,明确了路径。同时,根据《科创板日报》10月18日消息,国家拟设立低空经济专管司局,通过成立低空经济专管单位,将在政策规划、执行实施及产业融合等关键环节实现统一协调,更好地适应新质生产力的发展需要,协同所有的环节的资源推动产业高质量发展,为低空经济的稳健前行提供坚实保障。
在国家从顶层规划层面持续推进、加强引导、逐步优化下,各地方政府加速布局,因地制宜制定相应政策规划,旨在向深向实、全方位、多层次支持当地低空经济的发展。截至目前,全国已有超20个省份、100多座城市发布了有关低空经济的政策性文件,各地竞相打造“低空之城”。
我们认为,发展低空经济产业,是助力我国实现低空经济高水平发展的必经之路,良好的政策引导是低空经济加快速度进行发展、健康运行的有力保障。当前,我国顶层部门对低空经济的政策监管态度是鼓励、开放和格外的重视的。我国已经为低空经济提供了良好的发展环境,未来几年内,能预见还将会陆续出台更多重磅政策以推动低空经济产业高质量发展,我国低空经济产业将正式步入加快速度进行发展的“高速路”。
在低空经济产业中,通用航空产业的规模占据绝大部分,并且在未来发展中,通用航空的规模还会继续保持有效增长,因此对于整个低空经济产业来说,通用航空是主体产业。相对于我国有人机产业来讲,无人机产业高质量发展虽然起步较晚,但势头强劲,在低空经济发展中的牵引和带动作用日益增强,未来规模化应用的无人机对有人机的替代程度也将慢慢地提高,对各行业的渗透程度也会日益深广,其主导作用体现得越来越强,因此无人机产业又被称之为低空经济的主导产业。同时,随着以eVTOL为代表的新型飞机涌现,电动化、绿色化、无人化使低空经济实现了低成本、可持续应用的特性,为之后商业模式的落地打下了坚实的基础,eVTOL也被认为是本轮低空经济产业高质量发展的核心驱动之一,是目前长期资金市场最受关注的核心方向,也是我国在新能源赛道“换道超车”的关键赛道。
根据《2023年民航统计公报》显示,截至2023年底,通用航空在册航空器总数达到3303架,同比增长3.67%,其中教学训练用飞机1398架。这一数据表明,随着通用航空行业的加快速度进行发展,机队规模也在逐步扩大,教学训练用飞机的需求尤为旺盛。这也从侧面反映出我国通用航空行业在人才教育培训方面的重视和投入。
从通用航空飞行小时来看,截至2023年底,全国通用航空飞行小时数续创新高,达到137.1万小时,同比增长12.4%。其中,载客类完成2.8万小时,同比增长55.1%,载人类完成14.5万小时,同比增长34.7%,载客类和载人类飞行小时数的增长尤为显著,表明通用航空在旅游观光、短途运输等领域的应用正在不断拓展,慢慢的变多的人民群众开始接受这种城市立体交通的出行方式,通航飞行在未来有望为民众提供更便捷、多样的出行选择。其他类完成69.6万小时,同比增长8.3%;非经营性作业完成50.1万小时,同比增长11.2%,非经营性作业大多数表现在农业、林业、环保等领域,通用航空在这些领域的应用有着非常明显的优势,不仅仅可以提高作业效率和质量,还能够降低人力成本和环境影响,具备极其重大的经济和社会价值,随着未来通用航空产业高质量发展,该领域应用时长有望实现高速增长。
从通用航空公司数来看,截至2023年底,获得通用航空经营许可证的传统通用航空企业达到690家,比上年底净增29家。其中,华北地区133家,东北地区49家,华东地区187家,中南地区157家,西南地区107家,西北地区32家,新疆地区25家。公司数稳步增加,但从区域分布来看,通用航空企业的发展并不均衡。相较于华东地区的187家企业,西北地区仅有32家,新疆地区更是只有25家。这表明未来我国通用航空发展需要更看重区域协调发展,推动通用航空产业在全国范围内的均衡发展。
从基础设施情况去看,截至2023年底,全国在册管理的通用机场数量达到449个,其中A类通用机场163个。随着目前全国各地方将通用机场纳入综合交通基础设施建设,依托通用机场发展通用航空产业,已成为各地政府的自觉意识和主动作为,未来5年~10年将会是中国通用机场建设的高峰期。未来通用机场的增多,既将会为通用航空的飞行活动提供更多便利,也将为地方经济发展注入了新的动能。
《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》出台,我国通用航空产业迎来明确发展指引。2024年3月27日,由工业与信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局等四部门联合印发《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》,方案提出:“到2027年,我国通用航空装备供给能力、产业创造新兴事物的能力明显提升,现代化通用航空基础支撑体系基本建立,高效融合产业生态初步形成,通用航空公共服务装备体系基本完善,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备在城市空运、物流配送、应急救援等领域实现商业应用。该方案是针对我国通用航空领域发展指引的纲领性文件,是即2023年发布的《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035)》、《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》、《国家空域基础分类方法(征求意见稿)》三大政策文件后的又一重磅指引。我们大家都认为,该方案最大限度地考虑了通用航空产业作为发展低空经济的主体产业定位,彰显了国家层面对通用航空产业顶层规划发展的决心,为我国未来的通用航空产业高质量发展提供了明确的政策指引与战略布局。
图104 《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》重点任务
从产业发展的新趋势来看,我国通用航空的未来市场主要在海上石油、农业航空、低空旅游、运动体验及应急救援等方面,但通用航空市场的开发仍受限于低空空域开放、民航“放管服”的进一步推进等。从各细致划分领域的发展的新趋势来看,未来工农林业作业和飞行培训将保持稳定增长,以短途运输、应急救援和航空医疗救护为代表的公共服务类业态将随着我们国家城市建设与发展衍生大量需求。此外,随着居民收入水平的提升,“消费升级”将会带来大量的通用航空消费类需求,进而带动飞行培训、空中游览、航空运动、私人飞行和公务航空等领域的发展。
从无人机产业高质量发展方面来看,受益于全球低空经济发展浪潮,国内外无人机民用领域处于快速发展阶段,根据《民航统计公报》多个方面数据显示,截至2023年底,获得通用航空经营许可证,且使用民用无人机的通用航空企业19825家,比上年底净增4695家。相较于往年有了显著的提升。这充分说明了无人机在商业应用中的广泛认可与快速普及。
拥有无人机人数及数量方面,截至2023年底,全行业无人机拥有者注册用户92.9万个,其中,个人用户84.9万个,全行业注册无人机共126.7万架,同比增长32.2%,庞大的数量反映出了当下无人机市场的繁荣。
在飞行时长方面,2023年全年无人机累计飞行小时达到了2311万小时,同比增长11.8%。反映出无人机使用频率的提高,也体现了无人机在航拍、农业、物流、救援等多个领域的广泛应用和重要作用。
2024年1月1日,由国务院和共同制定的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》正式实施,无人机管理实现有法可依。作为我国无人驾驶航空器管理的第一部专门性行政法规,《条例》填补了我国长期以来在无人驾驶航空器管理方面的行政法规的空白,并对无人驾驶航空器管理方面的基础制度进行了总结完善,同时结合我国空域和飞行活动的现状特点,提出的具有中国特色的无人机分级分类、协同监督管理模式,将对我国推动无人机产业高水平质量的发展、把握低空经济发展新机遇产生积极影响。
我们认为,随着低空经济产业的蓬勃发展,无人机产业已成为低空经济发展的重要引擎,由于无人机应用领域涵盖了战略新兴起的产业中节能环保、新一代信息技术、高端装备制造等多产业领域,其未来应用前景将十分广阔,我国无人机经济规模呈高速发展形态趋势,年增长率超过20%,是低空经济的主导产业,伴随着我国在无人机产业链方面已日趋成熟,有望催生出以无人机应用为核心的产业新生态。
eVTOL是指以电力作为飞行动力来源且具备垂直起降功能的飞行器,具有垂直起降、智能操作、快捷机动、低成本、低噪音、零排放、易维护、高安全等特点,顺应了电气化、绿色化、智能化的发展的新趋势,是一种面向未来城市空中交通(UAM)场景、更符合未来城市综合立体交通系统的飞行器形态,为超大城市、都市圈及城市群创造了新的通勤方式,将对未来社会、经济、安全和环境等方面产生重大影响,潜在价值空间较高。
从eVTOL产品分类来看,目前全世界内eVTOL产品主要以旋翼技术路线为主,按照分类可大致分为三类:多1)旋翼机型、复合翼机型以及倾转旋翼机型。
多旋翼型:多旋翼eVTOL设计研发较为简单,但飞行速度慢、载荷小、航程短,应用场景有限,仅适用于城市内短距离飞行场景。
2)复合翼型:复合翼型eVTOL融合了固定翼和旋翼飞行器的特征,机翼的设计有利于提升航程,旋翼则便于实现垂直起降,总体性能介于多旋翼型和倾转旋翼型之间。
3)倾转旋翼型:倾转旋翼型eVTOL增加了总体设计的复杂性,但能轻松实现更快的飞行速度和更远的航程。
从目前eVTOL产品的主要构型情况去看,国内企业主要以复合翼为基本的产品构型。国内主要的eVTOL整机中采用复合翼模式的占比大概四成左右代表企业包括峰飞航空、亿维特等。采用倾转翼构型的占比三成左右,代表企业包括沃飞长空、时的科技等。采用多旋翼的大概三成左右,代表企业包括亿航智能、小鹏汇天等。由于目前多旋翼构型受制于性能,倾转旋翼构型受制于技术不成熟,市场认为复合翼构型是目前商用领域最具竞争力的技术方案。
eVTOL飞行器应用场景广泛,是低空经济未来发展的重要方向。eVTOL潜在应用场景涉及城市客运(UAM)、区域客运(RAM)、城市物流配送、商务出行、紧急医疗服务、私用飞行器等多种场景模式,大致可分为载人客运、载物货运、公共服务、警务安防、国防军事及私人飞行等六大类行业场景。
适航认证是低空飞行器商业化的重要前提。根据我们国家民航局规定,为了确认和保证民用航空产品和零部件在投入到正常的使用中前具备“适航”状态,需要开展适航审定活动。与国际通行做法类似,中国民航局(CAAC)对于航空器设计制造领域采取的是全方位的“证照管理”方式,即通过对航空器及零部件的设计、制造、交付乃至运行等所有的环节都实施全方位监管,其关注点在于“安全”,其方式则是对不同的机构主体颁发相应的证照,包括:型号合格证、生产许可证和适航合格证,申请主体分别为型号设计人、制造人、运营人。
①型号合格证(TC):型号合格证是中国民用航空局(CAAC)根据《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21)颁发的、用以证明民用航空产品符合相应适航规章和环境保护要求的证件。型号合格证包括以下内容:型号设计、使用限制、数据单、有关适航要求和环境保护要求,以及对民用航空产品规定的其他条件或限制。
型号合格证是适航当局对飞机设计符合性的批准,它是适航审定的第一步,也是后续生产和运营的基础。没有型号合格证,就无法证明航空器设计的适航性,进而也就没有办法获得生产许可证和单机适航证。从整个适航审定流程来看,型号合格证的取得具有先决性和基础性地位。因此一般来说型号合格证(TC)的获取难度是最高的,获取周期也相对来说是最长的。往往传统的小型固定翼飞机获取TC证需要3年左右的时间,新生代的eVTOL航空器从研发导取证时间周期要更长,往往需要至少5年的时间。
②生产许可证(PC):生产许可证(PC)是由中国民航局颁发给申请人的一种证件,用于表明:中国民航局认为申请人(OEM主机厂或者被委托方)已建立了一整套的用于航空器生产的质量系统,能保证其生产的每一架航空器及其零部件均能符合经批准的设计,并处于安全可用状态。
生产许可证的申请难度大大低于型号合格证,生产许可证的申请可以在型号合格证的申请过程中提交,也可以在获得型号合格证后提交,根据申请人的能力和资金状况,一般申请PC证的申请批复时间一般为三个月到半年时间左右。
③适航合格证(AC):适航合格证证(AC),是中国民航局颁发的一种证件,这个证件用于表明:中国民航局认为这架飞机(只是指这一架)符合经批准的设计,且处于安全可用状态。
适航合格证类似于每一架飞机的出厂合格证,需要经过CAAC的批准才能颁发,获得适航合格证的飞机就可以正式交付给运营商了,适航合格证的获取难度也是“三证”中最低的。
自2023年末起,我国在低空经济产业适航领域进展不断,且呈现加速趋势,2023年10月13日,亿航智能宣布,由亿航智能自主研发的EH216-S无人驾驶载人航空器系统获得中国民用航空局正式颁发的型号合格证(Type Certificate),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,具备了无人驾驶航空器载人商业运营的资格,这标志着全球首款载人无人驾驶航空器系统符合民航局适航要求,具备了载人商业运营的能力。2024年4月7日,亿航智能获得由中国民航局颁发的EH216-S无人驾驶载人航空器系统生产许可证(PC),这是全球eVTOL行业内首张生产许可证。亿航智能成为全世界eVTOL行业内,首个集齐民用航空器适航“三大通行证”的企业。2024年3月22日,峰飞航空科技自主研发的V2000CG无人驾驶航空器系统获得由中国民用航空华东地区管理局颁发的型号合格证(Type Certificate),这是全球首款通过型号合格认证的吨级以上eVTOL(电动垂直起降)航空器。国外目前还未有eVTOL飞行器取得适航认证,亿航和峰飞完成型号取证,表明目前我国在低空飞行器领域的适航审定已走在国际前列。
除已经取得型号合格证的两家企业外,还有众多主流厂商的产品已获受理,例如沃兰特VE25-100客运飞行器、小鹏汇天XF-3、时的科技E20、览翼航空LEU100等飞行器均已获得民航局型号合格证受理,我们预计,慢慢的变多的型号将在未来1-2年内获得型号合格认证。
eVTOL作为一种创新的交通方式,凭借其高效、便捷、环保等优势,迅速吸引了各界的目光。从城市交通到旅游观光,从物流运输到应急救援,其应用场景的不断拓展,使得市场对eVTOL的需求持续攀升。政府机构与私人企业纷纷下场采购eVTOL航空器,国内头部的eVTOL企业在2023年末启到2024年陆续获得订单需求,并且订单数量持续攀升,呈现加速增长趋势。
2024年5月31日,亿航智能与西山文旅签署采购合同,西山文旅订购50架EH216-S无人驾驶电动垂直起降航空器(eVTOL),总合同价值1.13亿元人民币,双方同时还签署了未来2年内额外采购450架EH216-S的意向采购协议,此次签署的意向采购协议,也是亿航目前为止国内公开的最大订单。一个月后,2024年6月,亿航智能又与温州市文成县政府达成合作,获得30架EH216-S采购订单及额外270架采购计划。
除亿航智能连续2月获得大规模数量订单外,沃兰特已获南航通航、中航材救援、华夏飞滴科技、亚捷航空集团、若尔航空工业等七家有名的公司的意向订单700架累计超700架,峰飞航空、小鹏汇天等头部企业也均有充足订单在手。目前市场内的eVTOL整机制造企业多为初创企业,初创企业的在手订单数量往往直接反映了市场对其产品和服务的接受程度。大量的订单意味着市场需求旺盛,不仅为这些初创企业注入了发展的动力和信心,也向整个低空经济产业释放出积极的信号,吸引更加多的资源和参与者进入。
我们认为,在当前低空经济蒸蒸日上的浪潮中,电动垂直起降飞行器(eVTOL)企业的订单数量成为了衡量低空经济整体市场发展形态趋势与影响力的关键指标,也是支撑整个行业前行的重要基石。政府和地方文旅机构大规模采购亿航智能的eVTOL飞行器,这将作为成功示范吸引更加多另外的地方政府和企业积极地探索和采购eVTOL飞行器,从而促进低空经济市场的多元化和扩大化。并且随着订单数量的增加和未来的不断交付投入到正常的使用中,将进一步促使政府和相关企业加大对低空经济基础设施如起降场、充电站等投资,改善低空飞行的环境和条件,从而提升低空经济的运行效率和安全性。
自2023年以来,低空经济产业领域投资吸引了众多资本的关注和投入。根据统计,2021年发生的融资事件仅有几起,2022年有超过10家厂商融资,进入2023年,低空经济产业迎来发展的黄金周期,低空经济产业相关企业受到一级市场青睐,多家企业融资进入“亿元俱乐部”,吸引了较多地方政府、头部市场化基金加入,据中投产业研究院数据,2023年国内低空经济行业投融资事件数量约为20起。而进入2024年,仅仅半年时间,国内低空经济领域已发生融资事件27起,其中亿元级别的10起,多家企业在上半年连续融资,也就是说,2024年上半年该行业融资事件数量已超去年全年,行业热钱涌动,吸引大量资本争相入局。
从融资金额看,除未披露金额的融资事件外,有超过9家企业融资达亿元级别。包括沃飞长空、沃兰特、星逻智能、峰飞航空、时的科技、卓翼智能等一众企业。其中,2024年8月3日,宁德时代与峰飞航空签署战略投资与合作协议,宁德时代独家投资数亿美元,成为峰飞航空的战略投资者。沃兰特航空自2024年3月以来,保持“一月一融”的节奏,半年内就完成了5轮亿元融资,成为2024年低空经济领域国内融资轮次最多的企业,已披露融资金额超5亿元人民币。资本的持续加注体现出当前国内低空经济产业的火热程度,未来的发展想象空间无穷。
从目前我国低空经济企业整体情况去看,产业高质量发展尚处于早期阶段,多数企业处于天使轮、种子轮、Pre-A、A+轮等初始融资阶段。由于低空领域相关的产品研制,需要大量采用新技术,因此整体行业对资金的需求较高,我们以典型的欧美头部企业资金需求为例,完成取证和量产预计所需融资量十数亿美元。相对于欧美企业,中国企业的人力成本较低,但完成研发、适航取证、量产仍将是近十亿元的资金需求,持续融资将成为创业企业早期的核心主题。
趋势一:顶层政策陆续出台,地方扶持力度加大,类似于新能源汽车发展,政府可能给予适当补贴。
第一阶段(2024—2025):eVTOL企业将主要围绕产品研制、试点飞行及适航认证为主,低空货运推广应用。
第二阶段(2026—2027):各eVTOL主机厂及运营商预计将逐步开拓载人业务,搭建运营网络,开启载人商用拓展。
第三阶段(2028—2030):eVTOL头部企业占据主流市场,竞争格局清晰,产业形成完整供应链生态,载人商用开始普及,行业步入繁荣周期。
得益于国家顶层战略的支持,低空经济产业迎来了发展的黄金机遇期,并且在诸多方面已经取得了显著的进展,但产业高质量发展依然处在早期萌芽阶段,在基础设施、产品构型、技术演进等方面尚存不足,产业距离商业化落地依旧长路漫漫。总体而言,低空经济赛道作为战略新兴起的产业的重要代表,已初步具备放量基础,是值得着重关注的投资赛道之一,但仰望星空的同时还需脚踏实地稳步发展,低空“高飞”尚需时日,静待花开。
我们认为,当前低空经济行情火热,各主机厂制造进展良好,但低空经济产业仍处于加快速度进行发展前期,重要节点和环节包括:
电推进技术是电动飞机的动力系统的核心,决定了电动飞机的动力、效率等关键性能指标。对于以多旋翼、复合翼和倾转旋翼为构型代表的eVTOL电动飞行器,飞行控制功能的实现依赖于不同差动组合的螺旋桨动力,因此在动力系统中以电池、电机、电控为代表的“三电”技术成为决定电推进系统核心能力的重点,并且随着电机、电控、电池等技术的迅速发展,飞行器电推进技术已具备不错的技术基础。
电池的技术水平与各项指标必然的联系到电动垂直起降飞行器的性能。锂离子电池由于具有较高的比能量、良好的循环稳定性、较低的自放电、无记忆效应和绿色环保等优点,大范围的应用于eVTOL领域。近年来国内外电动垂直起降飞行器,如美国的Joby S4、Archer Mid⁃night,英国的Vertical X4,国内的峰飞盛世龙、时的科技的E20等均采用锂电池作为能源。但当前电池技术仅能勉强满足电动垂直起降飞行器使用需求,仍需要全方面提升电池系统的单位体积内的包含的能量、功率密度、安全性、循环寿命等指标。
电机是eVTOL电动化动力系统的重要组成部分。动力电池或燃料电池的电能是通过电机驱动涵道风扇或旋翼,电机的功率密度直接影响着eVTOL的有效载荷能力,电机的大范围变工况动力输出能力、可靠性和环境适应性是决定eVTOL动力特性和安全性的主要的因素,永磁同步电机在当前eVTOL领域被认为是最具有前景的方案。当前主流eVTOL厂商的eVTOL产品如JobyS4、ArcherMidnight等均采用了永磁同步电机,但由于相比较于新能源电机,航空级电机要求更高,在安全性、环境适应性、功率密度等方面仍需提升。
电控系统是车辆智能化和高效运行的关键,它涵盖了多个子系统,每个子系统都有其独特的功能和作用。在航空领域,电机的门槛更高,电控的开发需要满足适航标准电驱系统的正向开发流程,主要是需要满足软硬件的高可靠性的系统模块设计需求,其直接影响飞机的飞行效果和运动能力,因此就需要适应更严格的适航标准。
目前我国得益于新能源车领域技术的成熟,在“三电”领域有着明显的技术优势,但航空级“三电”相较于新能源车领域要求标准更高,需要在保证高效率和高性能的同时,满足严格的安全和可靠性要求,目前仅能勉强满足使用需求,仍需技术持续迭代。并且根据Lilium《Analyst Presentation》中披露信息数据显示,Lilium jet的整机价值量占比最高的是电推进系统,占比达到40%,因此动力系统在产业链环节中的地位可见一斑,是未来的重点发展领域。
ii. 材料:碳纤维及其复合材料是最佳解决方案,低成本、高效率、规模化制造将是重要趋势
碳纤维及其复合材料凭借其低密度、高强度、高模量、高稳定性的特点,在航空航天、汽车船舶等领域应用广泛,引领着轻质化材料的浪潮。在eVTOL领域,由于大多数eVTOL是采取电池供电,因此轻量化的设计(即制造更轻的组件以及选择需要更少组件的设计)是十分重要的,并且由于eVTOL严格的结构要求,碳纤维及其复合材料成为eVTOL制造商最佳的解决方案。
根据Stratview Research的多个方面数据显示,复合材料在eVTOL领域从机翼和机身等主要外部结构到夹子和支架等小型辅助部件均得到使用,并且eVTOL中使用的复合材料90%以上是碳纤维,大约10%的复合材料使用保护膜形式的玻璃纤维增强材料。在eVTOL所使用的复合材料中,约有75-80%将用于结构部件和推进系统,其次是横梁、座椅结构等内部应用,占比达到12-14%。电池系统、航空电子设备和其他小型应用占剩余的8-12%。
我们认为,在eVTOL材料需求牵引下,复合材料将迎来广阔的的需求机遇及市场空间,其中低成本、高效率、规模化制造将是碳纤维复材的重要趋势。
iii. 信息基础设施:涵盖通信、导航、监视等,对于新的产业形态,需要针对性地进行开发和建设
低空领域的“软基建”信息基础设施是低空基础设施的重点和难点。由于低空领域的基础设施对应的是低空飞行的“三维立体空间”,比传统的基础设施多出“一维”,且以无人机、eVTOL为主要载体的特点也决定了其运行必须以智能化、信息化、数字化为主要手段,因此信息基础设施的重要性可见一斑。低空信息基础设施,最重要的包含低空飞行通信、导航、监视、气象检测等信息基础设施,以及低空飞行数字化管理服务系统。
在低空通信领域,5G-A、6G通感一体化是低空信息通信重要发展趋势。在低空导航领域,通过北斗+低轨通导一体的位置服务网络有望成为无人机和智能驾驶等未来新应用的基础服务设施。在低空监视领域,利用一次雷达、二次雷达、ADS-B不一样的低空监视技术各有优劣,打造协同式低空监视系统是未来重要发展趋势。在低空气象领域,构建低空飞行安全气象保障系统是保障低空安全飞行的关键。
空管系统方面,随着未来无人机、eVTOL航空器的飞行介入,将使得空中交通管理情况变得更复杂,传统的以人工操作占比为主的系统恐将难以满足未来需求,未来的空中交通管理系统应大范围的应用人工智能(AI)、大数据、云计算、传感网等新兴技术,依托空间基础设施,形成安全、高效、协同、绿色以及人享其行、物优于流的应用能力,建立全场景数字化处理、智能化支撑的智慧化空中管理系统。
我们认为,目前的信息基础设施建设还不足以满足未来大规模的低空场景使用,同时针对各类基础设施的需求标准也尚未统一出台,信息基础设施是eVTOL、无人机飞行的基础,是重点的产业建设环节。
低空物理基础设施主要为低空飞行器提供起降辅助、飞行服务等一系列保障,是低空基础设施硬件端不可或缺的重要组成部分。其中物理基础设施最重要的包含通航机场、飞行起降平台、飞行服务站等设施。
目前我国通航机场、飞行起降平台和飞行服务站数量具备一定基础,但规模仍较小,该产业链环节的建设投资主要呈现出地方政府、各类央企、地方性投资集团或代表性国企,以及大型非公有制企业等多种投资主体多元化发展的趋势,未来5年-10年将会是建设的高峰期。
低空经济产业链最重要的包含低空基础设施、核心零部件配套和整机制造等产业链环节,相关企业情况信息如下:
王宏涛(证券执业证书号:S01),中航证券航空航天首席,毕业于中国航天科工集团第二研究院第二总体设计部,飞行器设计专业博士。曾从事航天装备总体设计方向研究,熟悉国内外各类航天整机及主要分系统设计原理,对我国航空航天各军用武器设备行业有较深入了解。