飞行汽车专题报告:低空经济浪潮将至重视飞行汽车投资机遇
飞行汽车包括陆空两用飞行汽车或用于城市空中交通的电动垂直起降飞行器 eVOTL。电动垂直起降飞行器(eVTOL)指的是不需要跑道就可垂直起降的电 动化飞机,定位为面向城市低空和智慧出行的第三种交通运输工具,近年来发展 较为迅速。eVTOL 区别于常规飞行器的主要技术特征有:(1)可实现垂直起降; (2)采用分布式推进;(3)运用全电/混合动力技术。与常规直升机相比,eVTOL 的显著优势包括:低碳环保、噪声低(采用电动推进)、自动化等级高(多为自 主飞行)、运行成本低(简化了结构及维修成本)、高安全性和可靠性。因此, eVTOL 被看作是最具发展前途的、可作为城市空中交通运输这个大众市场的有 效运载工具,近几年来得到迅猛发展。
飞行汽车的发展阶段可分为以下三个阶段: 萌芽期:飞行汽车萌芽可追溯到距今 4 000 多年前中国先秦《山海经》里关于 “奇肱飞车”的传说,“奇肱国制飞车,半空,日可万里”。13 世纪,阿 拉伯工程师艾哈迈德·阿里·阿尔拉扎利提出了一种名为“阿尔扎利”的翼式交 通工具设想,描述的是一种能够在地面和空中行驶的机械设置,类似于飞行汽车。 15 世纪,莱昂纳多·达·芬奇提出了一种名为“鸟类机器”的设想,类似于现 代翼装飞行器。 探索期:20 世纪汽车和飞机发明以来,人们便开始了将汽车与飞机结合起来的 飞行汽车实践探索。1906 年 3 月 18 日,Tarian Vuia 发明的首个使用单翼的飞 行汽车在巴黎蒙特松的平原尝试了首次飞行,并成功离地;1917 年,飞行汽车 之父 Glenn Hammond Curtis 在纽约展会上展示了名为 Autoplane 的飞行器, 为飞行汽车的发展走出了里程碑式的一步;1946 年 Robert Edison Fulton Jr.设 计并试飞了一款名为 Airphibian 的飞行汽车,这是全球第一款获得适航认证的飞行汽车;1958 年,Piasecki Aircraft 公司制造出全球第一款垂直起降的飞行汽车 VZ-8 Airgeep,对飞行汽车研究产生了非常大的启发作用。 蒸蒸日上期:近年来,飞行汽车作为面向城市空中交通的新型交通工具,由最初 的个人梦想家的小范围实践发展成受航空和汽车两大领域的重视,并成为新兴科 技公司关注的热点。据《飞行汽车发展研究和应用场景分析》研究分析,截至 2023 年 3 月,参与飞行汽车研发的航空公司有:波音、空客、贝尔、牧羽航空、 Blade、AMSL 和 NevaAerospace 等;参与飞行汽车研发的跨国汽车企业有: 丰田、奥迪、现代,中国汽车企业有:小鹏、吉利、长城等。其中,丰田、吉利 太力和小鹏已经有飞行汽车试飞成功,大众奥迪、吉利和现代汽车企业仍处于飞 行汽车研发流程中的概念阶段;参与飞行汽车的科技公司包括 Joby Aviation、 Lilium Aviation、中国亿航、PAL-V、AeroMobil、Nirvana Systems 等。
eVTOL 的整机构型或技术路线主要可大致分为三种类型:多旋翼、复合翼和矢量 推力。(1)多旋翼构型的 eVTOL 由多个旋翼提供升力,通过调整各旋翼转速来 控制姿态及巡飞;其自重较低、制造成本低、设计相对简单,因此在 eVTOL 发展早期出现,航程短较适合用于城市内的旅游观光及消防救援,典型例子是亿航 智能的 Ehang-216。(2)复合翼构型的 eVTOL 使用完全独立的推进器(非矢 量推力)用于巡航和提供升力,由机翼提供巡航升力;其巡航效率、航程和安全 性均较多旋翼构型有所提升,Boeing-PAV、Wisk-Cora 等均属于该类构型。(3) 矢量推力构型的 eVTOL 使用矢量推进器(倾转旋翼、倾转涵道风扇等)提供升 力并辅助巡航,由机翼提供巡航升力;其自重较轻、垂直飞行和高速巡航表现良 好,适合用于航程长的城际间通勤,典型例子包括 LiliumJet 和 Joby-S4。
复合翼/垂直起降固定翼是目前最常见的构型。根据航空产业网的统计数据, 目前垂直起降固定翼(复合翼)构型占比最高,约 44%;其次是矢量推力构型, 占比约 33%;多旋翼构型占比较低,仅约 17%。垂直起降固定翼 eVTOL/复合翼 eVTOL,配备了机翼和专用的垂直起降和水平推进螺旋桨。这种设计可以轻松又有效地 提升巡航效率和航程。在悬停和低速飞行时,飞机以垂直起降模式运行。当飞行 速度增加到某些特定的程度时,旋翼转速会降低直至停止运转。在这同时机翼逐渐加入 使用,并完全承担升力,此时向前的推力由螺旋桨系统承担。机翼复合配置可以 实现较高的飞行速度,而且降低了振动水平并提高了机动性。
资金实力强的外资头部企业致力于攻克矢量推力构型。多旋翼构型的 eVTOL 航 空器设计较简单,航程和巡航速度要明显小于其他两类构型航空器,其巡航速度 通常小于 150km/h,航程小于 100km;推力矢量构型的 eVTOL 航空器在航程和 巡航速度上整体优于其他两类构型,其设计较复杂,技术门槛较高,应用矢量推 力构型的 Overair 的Butterfly 巡航速度达 322km/h,Joby 的 S4 巡航速度可达到 321km/h;复合翼构型的航程和巡航速度通常介于多旋翼和推力矢量构型之间, 典型例子有峰飞的盛世龙 4 号机,其航程达 250.3km,巡航速度达 200km/h。外 资头部企业多致力于矢量推力构型,充足的资金提高了企业的研发效率和产品 质量,融资额较高的企业最新推出的产品皆以矢量推力构型为主。
经历了早期应用探索和规范发展阶段后,当前全球低空经济正处于普及应用阶段。 在早期,由于低空技术不成熟,因此以低空旅游和在农业、工业的探索应用为主。 2010 年以后,随着低空飞行技术的愈发成熟和应用的多元化,规范化监管成为 这一时期各国低空经济发展的主要任务。当下全球低空经济正处于进一步的应用 普及阶段,包括英国、美国在内的多国试行空中出租车,亚马逊则于美国部分地 区使用 Prime Air 无人机送货。
中国低空空域管理改革不断推进。2000 年起,国家空管委办公室在军航空管系 统组织了小规模试点。2010 年 8 月,国务院下发《关于深化我国低空 空域管理改革的意见》,正式开启我国低空空域管理改革。截至目前,国家空管 委办公室已相继在全国组织了 3 轮较大规模的低空空域管理改革试点,目前发展 低空经济由国家机构统一规划、制定政策,具体管理和实施层面的事权下放到地 方政府。
低空经济步入快速发展阶段,政策、法规陆续颁布。2021 年以来,低空经济步 入快速发展阶段,国家陆续颁布一系列鼓励支持性政策,如 2021 年《国家综合 立体交通网规划纲要》提出“发展交通运输平台经济、枢纽经济、通道经济、低 空经济”,“推进智能交通产业化”。低空经济的发展也离不开法律和法规及部门 规章等的规范,如 2024 年 1 月 1 日生效的《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》 标志着我国无人机产业进入“有法可依”的规范化发展新阶段。2023 年 12 月举 行的中央经济工作会议将低空经济视为“战略性新兴起的产业”,2024 年 3 月《政 府工作报告》再提低空经济,定位“新增长引擎”。
多地将“低空经济”写入 2024 年政府工作报告,加速推进。 2024 年初,全国 各地两会密集召开,多地将“低空经济”写入 2024 年政府工作报告。如北京市 提出要“促进低空经济等战略性新兴起的产业发展”,广东省提出要“打造大湾区低 空经济产业高地”,江苏省提出要“全力发展低空经济等新兴起的产业”。省级层面 以外,深圳明确“今年将争创国家低空经济产业综合示范区”,广州将“推动低 空经济产业园建设”,成都提出“打造西部低空经济中心”。低空经济作为新质 生产力的代表,慢慢的变成了培育发展新动能的重要方向。
加速落地,全球首条 eVTOL 跨城航线 日,全球首条 eVTOL 跨海跨城空中航线完成首次演示飞行,一架“盛世龙”5 座复合翼电动垂直起降 航空器,模拟一家人乘坐这一无人驾驶航空器于珠海九洲港码头与深圳蛇口间飞 行,单程 3 小时的地面车程可缩短至 20 分钟。 2024 年 3 月 8 日,小鹏汇天飞行汽车旅航者 X2 顺利完成城市 CBD“天德广场广州塔”区域的低空飞行,为未来城市空中交通、低空旅游观光等低空经济应用 场景的全面推广提供经验。国内沃飞长空、峰飞、沃兰特、时的科技、御风未来 等主机厂的 eVTOL 项目均进入到了适航审定阶段。海外 Joby、Archer、Lilium 等厂商也已经具备相对成熟的产品,并已经获得运营订单。 2024 年 3 月 13 日,民航局提出要大力服务低空经济发展,优化低空飞行服务保 障体系,未来更多城市低空经济应用落地可期。
针对城市空中交通服务场景,基于优先级分析认为载货比载人将优先发展,应用 场景可大致分为载物阶段、载人阶段和陆空一体化阶段。1)载物阶段,受制于技 术和基础设施的不完善,物流类的载物配送成为了首要的示范方向,其对居民的 影响较小,是一种社会接受度较高的应用场景。2)载人阶段,载人需要仔细考虑更 多技术和非技术类的要求,从医疗救治、警用和搜救等急救使用场景开始,然后 再慢慢扩展为城市中点对点的固定航班运行。3)陆空一体化阶段,随着 eVTOL 技术的逐步成熟及相关配套设施的完善,eVTOL 会迎来陆空一体化阶段,可以 在陆地和空中正常使用,但实现陆空两栖该阶段的发展主要受到非技术性因素影 响,如管理上的水准、基础设施、社会接受程度、安全水平和市场需求等。 随技术逐步成熟,从应用场景来看,eVTOL 能应用于观光旅游、低空出行、 物流运输、应急救援、农林植保、航空医疗、电力巡航和警务航空等场景。从发 展路径上来看,短期将是城市内固定线路和郊区飞行,中期则是城市内固定网络、 城际和省际飞行,长远则是端到端的按需交通服务。
eVTOL 是电动航空技术、无人驾驶、人工智能、信息通讯等相关领域的跨界技 术融合,商业化落地需满足七大特征。eVTOL 定位为面向城市低空和智慧出行 的第三种交通运输工具,在人口密集、地表复杂的城市上空飞行运行,而城市空 中交通运营场景高度电动化、高度自动化、极高安全性的特征要求,对 eVTOL 的巡航速度、续航里程、座位数/有效载荷重量、安全性等方面提出了极高的技 术标准。围绕 eVTOL 目标用户高效、舒适、实用、环保等核心需求及应用场景, 结合主流 eVTOL 研制进度与测试状况,eVTOL 的基本性能体现为巡航速度、巡 航高度、航时、最大航程、最大起飞重量、有效载荷等指标参数,总体而言 具备以下七大总体特征才能真正投入商业化应用。
感知避障技术、智能驾驶技术、航线规划设计和电池技术等核心技术难题解决是 eVTOL 商业化的重要保障。eVTOL 需要电动航空技术、无人驾驶、人工智能、 信息通讯等相关领域的跨界技术融合。城市空中交通运营场景地形地貌环境复杂、 与无人机、民用客机在同一空域融合运行需求和高度电动化和自动化的特征要 求对 eVTOL 的巡航速度、续航里程、座位数/有效载荷重量、安全性等方面均提 出了极高的技术标准。态势感知与避障技术、智能驾驶技术、低空航线网络、电 池技术等核心技术难题的解决是 eVTOL 实现长航时、大航程、零排放、低碳化、 低成本、大载荷等研发目标的重要保障,也是其加速推进商业化应用的核心前提。
国内外 eVTOL 企业的商业化正在加速,侧重应用领域各不相同。 在国内市场,亿航智能的 EH216-S 型无人驾驶航空器于 2023 年 10 月 13 日获 中国民航局颁发的型号合格证,并于同年 12 月获颁标准适航证,成功交付第一 批客户,且在广州、合肥两地完成了首次商业飞行演示,交付客户的 eVTOL 将 会在低空游览、城市观光等场景开展商业化运营。峰飞航空科技的盛世龙于 2024 年 2 月完成从深圳蛇口邮轮母港至珠海九洲港码头的公开首次演示飞行,是对 eVTOL 在城际交通领域商业化的重要探索。小鹏汇天的分体式飞行汽车“陆地 航母”将于 2024Q4 开启预订,并计划于 2025Q4 开始量产交付,这是 eVTOL 满足个人用户使用需求的重要一步。在国外市场,Joby 和 BETA 于 2023 年先 后向美国空军交付 eVTOL,展示了 eVTOL 在国防领域的价值。WISK AERO 在 2023 年 7 月完成全球首次全自动 eVTOL 固定翼空中出租车的公开演示飞行,是 eVTOL 应用于城市内通勤的重要实践。
2017 年前后是 eVTOL 企业成立的高峰期,众多企业看到这一领域的巨大潜力, 通过深化合作或独立研发,一同推动 eVTOL 项目研发及应用。从制造厂商的分 布来看,目前飞行汽车领域的厂商大多分布在在中国、美国和欧洲,尤以美国硅谷地区最为突出,这些地区凭借各自在科技、制造业和航空航天领域的优势,推动 了飞行汽车技术的快速发展。从 eVTOL 型号来看,从航空产业网以是否有适航 级产品和商用场景为标准筛选收录了全球主要 eVTOL 型号,其中中国企业研发 制造的型号数量占比近 50%,位居首位,其次是美国、德国和英国等国。
汇聚多方力量,飞行汽车领域随技术慢慢的提升及市场需求日渐增长,有望成为 未来交通领域的重要一环,引领交通方式的革新与升级。主要飞行汽车领域厂商 可分为以下四类: 1、大型航空航天企业:面对 eVTOL 对原有业务模式的巨大冲击,及新型 eVTOL 研发与认证的专业需求,航空航天企业如 Airbus、Aurora、ANA Holdings、Bell Flight、Embraer、波音以及捷蓝航空等跻身飞行汽车领域。凭借其在航空航天 领域的深厚底蕴,为 eVTOL 发展提供重要的技术上的支持和宝贵的行业经验。 2、知名汽车制造商:面对 eVTOL 带来的潜在巨大威胁,整车厂凭借在大规模 量产汽车方面的丰富经验,积极布局未来交通业务,并致力于提供与之配套的地 面服务。国内的小鹏、广汽、吉利、长城汽车等,以及国际知名的丰田、Stellantis 集团等汽车制造商均在这一领域展开了深入的研发和合作。 3、专业飞行汽车厂商:主要飞行汽车厂商包括 Joby、Volocopter、PAL-V、亿航智能、峰飞航空等,是 eVTOL 技术研发的中坚力量,致力于推动相关设备及 技术持续优化,为飞行汽车的商业化应用提供坚实支撑。 4、前沿科技公司:科技公司通过投资 eVTOL 厂商或合作相关项目的方式,积 极布局飞行汽车领域。腾讯、英特尔、谷歌、亚马逊等科技巨头纷纷涉足这一领 域,为飞行汽车技术的发展注入新的活力和创新动力。
国内外头部企业多以电动为主,构型设计各有不同。1)国外融资额位居前列的 三家企业均推出采用矢量推力构型的产品,这种设计因其高度的技术复杂性和门 槛,需要更加多的研发资源和时间投入,但也因此带来了产品在巡航速度和巡航里 程上的卓越性能。这一优势使得这一些产品在需要高速、长距离巡航的应用场景中 脱颖而出,展现出强大的市场竞争力。2)国内融资额前三的企业则主要聚焦于 多旋翼和复合翼的设计。这些设计在成本、稳定性或灵活性方面具有优势,满足 当前市场的需求。3)尽管国内外头部企业在飞行汽车的构型选择有所差异,但 其产品的动力类型均以电动为主。
2030 年,全球 eVTOL 市场空间将超 200 亿美元,CAGR 达 50%+。据 Markets and Markets 预测,2023 年 eVTOL 市场规模大约 12 亿美元,而到 2030 年将达 到 234 亿美元,CAGR 达 52.0%,eVTOL 市场潜力可观。eVTOL 作为一种高效、 可持续且多功能的运输解决方案,正慢慢的变成为城市空中交通的重要组成部分,能 够垂直起降,充分的利用垂直空间,提供更快的点对点运输服务,从而有效缓解地 面交通拥堵问题。
2030 年,AAM 运营商规模可与当前最大航空公司媲美。据麦肯锡预测,到 2030 年,AAM(Advanced Air Mobility,先进空中交通)行业的头部公司将拥有比世 界上最大的航空公司更大规模的机队(800 vs. 1000),每日提供更密集的航 班(2200 vs. 20000);相比传统航空公司,AAM 运营商提供的平均航线 分钟;平均乘客数量大约 1-6 人;从而有效满足短途需求。具 备垂直起降、短距离飞行及较小载客量等特点的 eVTOL 将为城市空中交通提供 更多可能性。
2030 年,我国低空经济规模有望达到 2 万亿元。根据民航局披露,截至 2023 年底,我国通航企业达 689 家,在册通用航空器 3173 架,通用机场 451 个,全 年作业飞行 135.7 万小时。2023 年我国低空经济规模超 5000 亿元,2030 年有 望达到 2 万亿元。
1、亿航智能:国内唯一飞行汽车美股上市公司,取得全球首张 eVTOL 合格证
亿航智能专注于为全球多个行业领域提供无人驾驶航空器系统和解决方案,覆盖 空中交通、智慧城市管理和空中媒体等应用领域。企业成立于 2014 年,2018 年获中国民航局批准成为中国第一家载人级无人驾驶飞行器适航审定试点单位。 2019 年 12 月,公司赴美股上市,成为全世界首家上市的城市空中交通企业。2023 年 10 月,亿航智能 EH216-S 无人驾驶载人航空器系统成功取得中国民航局颁发 的型号合格证(Type Certificate),取得世界首张无人驾驶电动垂直起降(eVTOL) 航空器型号合格认证,这标志着 EH216-S 的型号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。2024 年 2 月,亿航智 能宣布与 Telefonica Tech 达成网络通讯合作,一同推动城市空中交通发展。
2、万丰奥威:2024 年 2 月与全球某知名主机厂成立合资公司以深化 eVTOL 领 域合作
汽零+低空领域通航飞机制造“双引擎”,2024 年 2 月与全球某知名主机厂成立 合资公司以深化 eVTOL 领域合作。公司以生产汽车铝合金车轮起步,2020 年 4 月,公司收购万丰飞机工业 55%股权,进军通航飞机制造业。23H1 公司通航飞 机创新制造业务实现盈利收入 12.80 亿元,同比+48.62%。公司布局 eVTOL 领域多 年,积累了丰富的技术经验,拥有奥地利、加拿大、捷克 3 大飞机设计研发中心 及国内 1 个省级工程研究中心,以及奥地利、加拿大、中国(青岛、新昌)4 大 飞机制造基地;在适航认定层面,万丰钻石飞机拥有 18 款机型的全部产权,包 含纯电动、混合动力固定翼飞机,在 EASA(欧洲航空安全局)、CAAC(中国 民航局)、FAA(美国联邦航空管理局)具备丰富的取证经验;在安全性方面, 公司在通航领域拥有业内领先的安全飞行记录。2024 年 2 月,公司与全球某知 名主机厂已达成战略合作并成立合资公司,拟在 eVTOL 原型机开发等领域深度 合作。
控股小鹏汇天,分体式飞行汽车“陆地航母”将于今年四季度开启预订。2020 年,小鹏汽车控股小鹏汇天,开启飞行汽车商业化道路。2024 年 1 月,小鹏汇 天在 CES 上宣布产品将于 2024 年四季度开启预定,计划于 2025 年四季度开始 量产交付。2024 年 3 月 8 日,小鹏汇天的 eVTOL 旅航者 X2 顺利完成城市 CBD “天德广场一广州塔”区域的低空飞行。
控股子公司宗申航发成功自主研发航空发动机,已有产品获法国交通部和法国民 航总局认证。公司是国内专业化小型热动力机械产品制造基地之一,现已形成以 “摩托车发动机和通用机械”为核心,覆盖“航空动力、新能源、高端零部件” 等新兴业务领域的产业布局。控股子公司宗申航发主要为旋翼、固定翼的通航飞 机和无人机等航空飞行器提供动力装备,是国内首批以民营为主体成功自主研发 航空发动机的创新型企业之一。宗申航发产品以 200HP 以下航空活塞发动机为 主,适用于无人机及轻型通航飞机市场,其中 C100 航空活塞发动机配套 Flylight 公司的主力机型 Skyranger Nynja 525 轻型飞机已于 2023 年 6 月取得法国交通 部和法国民航总局共同下发的随机适航证书。据公司公告,宗申航发已完成多轮 战略融资,并于 2023 年 6 月完成上市辅导备案。
光洋股份专业生产轴承产品,已获得小鹏汽车的飞行汽车 X3 项目的定点,完成 A 样交样。光洋股份专注于各类新能源与燃油汽车精密零部件、高端工业装备及 智能机器人零部件及电子线路板、电子元器件的研发,目前已成为具有国内领先 水平的汽车用轴承、同步器和空心轴等高精度、高可靠性、轻量化产品的专业化 研发和制造基地。2021 年 12 月,公司收到小鹏《定点开发通知书》,成为小鹏 汽车 F30 车型轴承隔套及相关零部件产品的供应商;2022 年,公司在半年报中 披露已获得小鹏汽车的飞行汽车 X3 项目的定点,完成 A 样交样,同年 10 月, 小鹏公布了下一代飞行汽车“汇天 X3”,采用了全新的“汽车+飞行器”二合一 形态;2023 年 8 月,公司披露与小鹏汽车的飞行汽车项目客户正处于调试验证 阶段。
星源卓镁专门干镁、铝合金压铸件的开发设计和生产,与小鹏汇天的智能电动 飞行汽车项目处于前期技术论证阶段。星源卓美于 2003 年以模具起家,2006 年逐渐向下游铝合金压铸领域延伸,2009 年公司开始专注于镁合金压铸技术研 发与市场开拓,目前已完成针对镁合金压铸件模具开发、压铸成型等全业务链条 的技术积累,镁合金和铝合金压铸件业务占据营业收入 85%+。2022 年 10 月,小 鹏汇天在其“1024 科技日”中发布了第 6 代飞行汽车,该汽车在材料上大量使 用碳纤维、航空铝材、镁合金等材料,其内部结构也采用了轻量化设计。星源卓美作为国内铝合金、镁合金领域的先驱者,据上证报讯息,公司已在 23 年 7 月 份与小鹏汇天的智能电动飞行汽车项目进行技术论证。
主营发动机缸体、缸盖等发动机零部件,2024 年 1 月获国内某知名飞行汽车公 司定点。公司基本的产品包括发动机缸体、缸盖、连杆、飞轮壳等发动机零部件, 其中新能源混动车缸体缸盖项目一期已全面建成投产,实现批量供货。2024 年 1 月,公司获得国内某知名飞行汽车公司飞行电驱壳体相关零部件的项目定点。
拓展航空轮胎业务,获得国内唯一飞行汽车轮胎项目配套资格。公司于 2010 年 启动航空轮胎项目研制工作,分别于2014年和2016年获得CTSOA证书和MDA 证书,具备了航空轮胎设计、生产和销售资质。之后公司加速布局航空轮胎业务, 于 2019 年成为中国商飞 ARJ21-700 航空轮胎合格供应商,目前已进入中国商飞 C909 及 C919 培育供应商名录。得益于公司同时在汽车轮胎和航空轮胎两个领 域的专业积累,公司顺利获得国内唯一飞行汽车轮胎项目——小鹏飞行汽车轮胎 项目的配套资格。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)