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1、1保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告醫療保健航空航天保時捷管理咨詢謀于思 踐于行蓄勢待發,乘風破浪2023中國垂直出行市場展望報告2保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告前言 .01垂直出行市場概況 .03 UAM與eVTOL概念 世界主要垂直起降產業大國商業化進程中國垂直出行市場規模前瞻 .13 eVTOL主要構型與應用場景 eVTOL城市交通客戶群體特征與需求分析 中國eVTOL市場規模預測分析 eVTOL客戶旅程淺析垂直出行市場生態系統 .24 飛行器制造商 上游供應鏈 運營與服務提供商 基礎設施服務提供商展望:對中國eVTOL企業的建議.31結語.35目錄1保時
2、捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告自由翱翔于天際始終是人類矢志不渝的追求。2,500年前的中國人便發明出了“竹蜻蜓”這一人類已知最早的螺旋飛行結構。而在1490年的意大利,著名畫家與工程師達芬奇在其手稿中繪制出人類第一款垂直起降飛行器的概念原型,后來啟迪了人類對直升機的發明??萍嫉陌l展與人類飛天方式的演進可謂如影隨形,相伴相生。500多年后的今天,隨著人類在航空航天、氣動結構、材料創新等領域的不懈努力,不依賴于跑道、可在市中心垂直起降的無人飛行器這一科幻概念正逐步走進現實。面對日益擁擠的城市居住與交通條件和愈發嚴重的環境污染,eVTOL(electric vertical takeo
3、f and landing,電動垂直起降飛行器)這一概念成為未來人類可持續發展的交通運輸新范式。因其前 言起降方便、電氣化、低噪音、巡航效率高、保障要求低等優勢,eVTOL可以在城市內部、城郊及城際范圍內開展空中載人、載貨交通作業,無縫銜接城市地面公共交通與軌道交通,拓展出低空旅游、消防救援、空中物流、醫療救助、日常通勤等諸多應用場景。近些年,隨著產品從概念設計到原型逐步落地,誕生于2010年左右的eVTOL正在成為產業與風投資本追逐的新興賽道。本文將嘗試全面梳理未來中國eVTOL產業生態體系全貌,預估中國潛在eVTOL市場規模,剖析eVTOL相較于傳統出行方式的利弊,并對產業鏈上下游玩家的制
4、勝之道提出初步建議,以期為中國eVTOL產業的健康發展貢獻綿薄之力。2保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告洞察/01 市場中國載人eVTOL市場規模在中性預期條件下在2030年將達到年新增500臺左右的市場規模,樂觀預期下這一數字將近千臺。中國預計將占到全球eVTOL市場25%-30%左右份額。/02 競爭玩家預計2024年將是eVTOL商業化運作元年。全球范圍內,美國Joby、德國Voloco-pter等公司依托強大的產品研發實力、充沛的資金保障等,走在產品認證前列。/03 產品不同eVTOL構型產品因其差異化性能與優勢適配不同應用場景,氣動造型、動力推進方式等不同對設計研發、局
5、方認證、制造與供應鏈協同等都帶來不同挑戰。/04 供應鏈中短期內,eVTOL供應鏈仍將以傳統航空航天供應商為主,特別是在機體結構、導航飛控等領域,占有絕對話語權。近些年,汽車動力電池供應商在產品能量與功率密度、安全冗余設計等方面進步較快,最有潛力在能源動力版塊切入eVTOL市場。/05 生態系統eVTOL體系的成功運作同樣離不開空管系統、飛機制造商、運營服務與基礎設施運營商等角色的通力配合。與此同時,社會認知與公眾接受度也將極大影響該行業中長期的發展與成敗。01垂直出行市場概況4保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告自1980年以來,中國人的出行方式經過40多年的發展變遷,經歷了從自
6、行車、公交車、汽車、鐵路到飛機的跨越式迭代,構成了鐵路、公路、水路和航空四大類交通運輸網絡。在這40多年的時間里,鐵路、公路和民航運輸的年均旅客周轉量分別實現了6%、7%和16%的年復合增長率(圖1.1)。在所有的交通工具中,航空的年旅客周轉量增速最高,并可能在未來十年內取代鐵路成為最大的旅客周轉交通運輸方式。民航產業的快速發展,體現出國民對航空飛行這一高效快捷出行方式的接受與熱愛,也為城市空中交通和垂直出行的產業發展奠定了堅實基礎。1圖1.1CO-Standard_EN_4.1.potx4%37%54%8%31%6%54%0%201033%42%201925%5,6260%200061%19
7、8032%46%2%1%47%14%3%19902,28112,25927,89335,349+7%?16%-1%7%6%鐵路公路水路民航數據來源:國家統計局圖1.1:中國年旅客周轉量增長,1980-20195保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告隨著世界范圍內大城市人口的不斷增加,城市地面交通道路建設日漸飽和,而市內地鐵、輕軌因地域覆蓋范圍有限且投資成本巨大,無法進一步滿足日漸增長的通勤需求,現有城市交通模式面臨極限,已嚴重影響到城市運行效率和市區人口居住舒適便利性,并給生態環境帶來日益沉重的負擔。面對咄咄逼人的客觀現實,城市空中交通(Urban Air Mobility,UAM)
8、概念和eVTOL飛行器應運而生。這些概念的誕生為解決大城市交通擁堵、緩解資源緊張、推動航空業向低噪聲和零排放轉型開辟了全新思路,成為近些年炙手可熱的新興領域和熱門投資賽道。具體而言,UAM概念的發展主要經歷了四大階段:/01 早期研究和概念驗證階段(2000-2010年左右)研究人員和工程師開始探索使用無人駕駛飛行器解決城市交通擁堵的可能性。他們進行了理論研究和飛行試驗,以驗證無人駕駛飛行器在城市環境中的可行性。/02 原型開發和初步實現階段(2011-2015年左右)隨著無人駕駛技術的不斷發展和成熟,一些創新企業開始設計和制造無人駕駛城市空中交通的原型飛行器。這些飛行器主要用于進行概念驗證和
9、技術演示,以展示其潛在的應用前景。/03 試點項目和示范運營階段(2016-2020年左右)一些城市和地區開始進行無人駕駛城市空中交通的試點項目和示范運營。這些飛行器被用于短途運輸、物流配送、搶險救災等領域。項目通常涉及與政府、企業和研究機構的合作,旨在驗證其在實際城市環境中的技術方案可行性和實際運行效果。/04 技術漸趨成熟階段(2020年至今)隨著垂直起降飛行器技術的逐漸成熟,相關政策對城市低空領域逐漸開放,城市空中交通概念逐漸進入商業化落地階段。UAM與eVTOL概念我們預計,eVTOL產業初步商業化運營將在2024-2025年到來。隨著日臻完善的城市空中交通基礎設施、逐步成熟的產品技術
10、和更全面規范的政策法規逐步落地,將有越來越多的消費者體驗并逐漸適應這一快捷、便利、環保的全新城市范式。6保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告eVTOL作為城市空中交通概念的一種具體實現方式,其最早的概念機型出現在2010年前后。最早期商業化的eVTOL企業創立于2009年,是全球目前已知最早創立的eVTOL企業。2014年,美國直升機國際協會和美國航空宇航協會在弗吉尼亞大會上正式將eVTOL概念引入。2016年,Uber提出“Uber Elevate”空中出租車計劃,勾畫了電動飛行出租車和共享服務的藍圖,引發了eVTOL在歐美市場的追捧。2017年,由垂直飛行協會編制的第一份eVT
11、OL飛機目錄對外發布。2019年,歐洲航空安全局(EASA)發布了全新的航空管理規定,應用于小型eVTOL飛行器的適航認證工作。自此,eVTOL概念正式得到官方認可,初創公司、汽車、航空產業巨頭等玩家開始紛紛進入eVTOL市場,僅在2019-2021年期間,就至少有中國億航、美國Joby、德國Lilium、美國Archer、英國Vertical Aerospace等公司陸續上市,為eVTOL商業化步伐按下加速鍵。垂直起降飛行器(VTOL)按種類和應用場景可以分為監察飛行器、載貨飛行器、載人飛行器三大類,以及由此衍生出的各類支持性服務(圖1.2)。不同用途飛行器在產品研發、制造、認證等環節具有完
12、全不同的要求與標準,其中本文著重關注載人飛行器這一領域。圖1.2圖圖1 1.2 2|垂垂直直起起降降飛飛器器種種類類與與應應用用場場景景?業余愛好者媒體與娛樂城市巡查與監控突發性事件通信網絡學習、培訓、數據收集安保、尋人農林牧漁巡查遙感測繪農業培育與施肥空中調度與調控貨物運輸快遞限時專送配送范圍拓展(偏遠地區)緊急運輸(藥物與器官)?eVTOL研發與生產試飛適航認證服務保險與金融服務維護、保養、修理服務空中管控服務停機點/坪維護、充電、??糠哲娪脟浪木S導航與高精地圖服務?數據來源:保時捷管理咨詢分析圖1.2:垂直起降飛行器種類與應用場景7保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告與汽
13、車、高鐵等傳統出行方式相比,eVTOL在特定路程范圍內,具有高效便捷、低噪音、低碳排放、舒適私密等優點,與直升機等傳統飛行器相比,具有明顯的成本和環保優勢。同時,因其輕量化、模塊化和分布式電驅動架構的產品特點,飛行器整體運營維護成本和復雜度較直升機相比,也具有比較優勢和競爭力。隨著eVTOL產品的大規模量產,預計單程票價將繼續下探,并最終與豪華汽車趨同。而與直升飛機相比,eVTOL同樣可以體現出在價格、時間、舒適便捷性、低噪音、零碳排放等方面的核心優勢。受限于直升機停機坪等基礎設施相對有限的短板,隨著垂直起降場的逐步建設和成網,預計eVTOL在時間效率、價格等方面將具有更加明顯的優勢。eVTO
14、L的比較優勢3圖圖1 1.3 3CO-Standard_EN_4.1.potx圖圖1 1.3 3|各各類類出出式式優優劣劣勢勢比比較較,以以上上海海-蘇蘇州州為為例例3030309090301050102210 42101684100888181665997116豪華汽車出行高鐵商務艙出行直升飛機出行eVTOL出行實際路線示意路程總長度(千米)價格(人民幣)直接碳排放(千米/克)用時(分鐘)平均時速(千米/小時)900286 其中汽車160元,高鐵126元30,0001,50061811,10041,1870eVTOL在綜合用時、碳排放、私密性、舒適性等方面具有較為明顯的優勢數據來源:滴滴豪華
15、車、專家訪談、案頭研究圖1.3:各類出行方式優劣勢比較,以上海-蘇州為例8保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告基于歷史出行數據統計分析和主流認知,民航客機主要覆蓋了800公里以上的長距離出行需求,高鐵主要覆蓋了400-1,000公里左右的中長距離出行需求,汽車主要覆蓋了5-200公里左右的短途出行需求,而直升機和eVTOL兩類運輸方式則主要覆蓋了50-400公里左右的中短途出行需求。對于20-50公里范圍內的市內交通需求,因受益于更短用時,eVTOL將對汽車、地鐵等傳統交通方式形成替代效應(圖1.4),而對于100-300公里左右的城際交通運輸需求,eVTOL將主要與城際大巴、汽車
16、、高鐵等形成競爭。無論消費者最終選擇哪種出行方式,本質上都是對價格、時間、舒適性、便捷性和私密性等維度的綜合權衡。需要指出的是,針對隱私的保護是高端客戶在選擇出行方式時重點關注的因素之一。eVTOL通??扇菁{2-4人共同出行,且無人駕駛、智能座艙等設置也進一步保證了高端客群在航行過程中的私密性和高端搭乘體驗,對高端商旅、富裕階層而言,是區別于汽車、高鐵、私人飛機等傳統工具的全新替代方案。同時,作為電動飛行器,eVTOL低碳、環保的特點,也更能滿足目標客群對綠色、環保的要求。受益于更短用時,eVTOL將對汽車、地鐵等傳統交通方式形成替代效應數據來源:保時捷管理咨詢分析圖1.4:eVTOL與現有主
17、流交通運輸方式出行用時對比9保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告在中國,城市低空交通屬于強監管行業,中國民用航空局作為國家負責民航空中交通管理工作的主責單位,負責對我國和外國民用飛行器進行統一管理和空域劃分。民航客機的巡航高度下限一般在3,000米以上,由空中交通管控中心進行統一管理和調配。載人垂直起降飛行器和載貨物流垂直起降飛行器屬于低空通用航空范疇,由無人駕駛交通管控中心進行統一管理。其中載人垂直起降飛行器一般在高度300米以下的中低空開展飛行作業,而載貨物流垂直起降飛行器的飛行高度通常不得高于120米(圖1.5)。中國垂直起降產業的政策與監管5圖圖1 1.5 5ATM(空中交
18、通管控)UAM(無人駕駛交通管控)中低空域普遍監管?,目前該空域?3000 m?120 m?全空域均由?統一管理部分地區受限,如機場、政府等數據來源:中國民航局,中國民航局無人駕駛航空器空管信息服務系統,案頭研究圖1.5:中國各類飛行器空域劃分10保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告近些年,隨著eVTOL技術和產業的快速發展,中國在國家和地方層面出臺了多項鼓勵無人駕駛低空載人飛行器產業發展的相關政策與法規。近三年內,國家層面出臺了多項法律法規和產業發展政策:國家政策法規整體對無人駕駛低空載人飛行器產業發展持鼓勵態度。/01 2019年01月,中國民航局發布了 基于操作風險的無人機適
19、航認證指南,五家中國無人機制造商被選為首批建立適航認證標準框架的試驗機構。/02 2020年10月,中國民航局批準了中國境內13個無人機試驗運行點和附屬試驗區。針對適航、操作、空中交通管制和商業服務的特殊或簡化法規得以加快無人機生態系統的發展。/03 2020年11月,中國國務院啟動了制定 無人機飛行管理暫行條例 的法律程序,以加快無人機應用的發展。/04 2021年09月,湖南、江西和安徽三省放寬了空域限制,簡化了操作規程,使通用航空和無人機操作更加靈活。/05 2022年02月,中國民航局向億航EH 216-S型載人級自動駕駛飛行器型號頒發了無人機商業運營(包括客運和貨運航班)的特別有條件
20、批準(SC-21-002,根據CCAR-21)。/06 2022年6月,中國民航局引發 “十四五”通用航空發展專項規劃(簡稱“規劃”,下同),支持具備條件的地區加快推進無人駕駛航空實驗室基地(試驗區)的建設和運行。/07 2022年8月,民航局民用無人駕駛航空器管理領導小組辦公室發布了 民用無人駕駛航空器發展路線圖V1.0(征求意見稿),提出到2025年,城市短距離低速輕小型物流配送無人駕駛航空器逐步成熟后,支線短途中低空噸級大型無人駕駛航空器的逐步應用,短距載人無人駕駛航空器探索應用。到2035年,城市中長距離快速中大型物流配送無人駕駛航空器逐步推廣,支線長途高空噸級大型無人駕駛航空器實現航
21、線飛行,中長距離載人無人駕駛航空器探索應用。/08 2023年6月,工業和信息化部組織制定的 民用無人駕駛航空器系統安全要求 強制性國家標準由國家市場監管總局發布,規定了微型、輕型、小型無人駕駛航空器在電子圍欄、遠程識別、結構強度、機體結構、動力能源系統、感知避讓、數據鏈保護等17條強制性要求和相應試驗方法,在2021年版基礎上進一步完善了現有無人駕駛航空器標準體系、產品全生命周期過程管理等內容。11保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告除國家級的政策法規推動外,有條件的地方政府也在加速布局無人駕駛垂直起降航空器產業的發展。我們預測,未來中國中央與地方的一系列產業政策和監管規范將向著
22、專業化、體系化方向發展,相關產業扶持與產品認證和規范標準也會陸續出臺,從宏觀政策層面大力促進垂直起降產業的快速發展,不斷促進技術提升與產品迭代,積極培育上下游產業鏈供應鏈,為中國未來低空載人行業的健康發展指引方向,保駕護航。/01 上海市2022年10月,上海市人民政府發布了 上海打造未來產業創新高地發展壯大未來產業集群行動方案,指出上海將面向深??仗炖煤涂臻g拓展,突破關鍵飛行技術,研制載人電動垂直起降飛行器等,探索空中交通新模式。/02 廣東省深圳市2023年8月,深圳市寶安區出臺了 深圳市寶安區低空經濟產業創新發展實施方案(2023-2025年)。根據該規劃,到2025年,寶安區將引進無
23、人機、電動垂直起降飛行器、直升機等各類低空飛行器的智能調度監管平臺和融合空域管理中心,建設一批地面配套設施,網格化布局100個以上低空飛行器起降平臺;圍繞物流配送、城市空中交通、應急救援、城市管理、工業應用、觀光娛樂等打造一批示范應用場景,開通50條以上無人機航線、載貨無人機商業飛行突破30萬架次/年;重點構建以低空科創智造產業和低空總部經濟產業為核心,以低空飛行產業和低空保障產業為支撐,以低空創新服務業和低空文旅商貿業為特色的產業體系。/03 山東省青島市2022年4月,青島市出臺了 青島市人民政府關于支持航空產業發展的實施意見,提出要培育通航應用場景,拓展通用航空器在警用執法、醫療救援、航
24、空護林、城市消防等領域的應用。8月,青島市入選中國民航局第二批全國民用無人駕駛航空試驗基地名單。/04 湖南省長沙市2022年7月底,湖南省人大常委會通過了 湖南省通用航空條例,成為全國第一個通用航空地方性法規。法規 主要規定了湖南省內通用機場規劃建設與運營管理、低空空域劃設與使用、飛行服務、安全監管、產業培育等內容,將多項產業支持政策寫入立法,涵蓋通用機場建設、科技創新、新業態培育、人才培養等多個方面,要求政府加大對通用航空產業的財政扶持力度,鼓勵建設通用航空小鎮和通用航空消費等一系列有利于通航產業發展的條款,這些將極大的促進產業轉型升級、釋放消費潛力,逐步引導通航產業向湖南省集聚,對全國的
25、通航產業發展注入強勁動力。12保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告環顧全球,世界主要垂直起降產業大國都將2024年作為eVTOL商業化運營的元年,可以預計的是,“第一輛”獲得適航認證的eVTOL“空中出租車”花落誰家,將在未來兩年內揭曉(圖1.6)。需要注意的是,eVTOL行業的商業化進程將受到諸多因素的綜合影響,包括技術成熟度、法規審批、空域限制、產品定價、市場需求和基礎設施建設等。我們預計,載貨物流、城市服務、消防救災等無人eVTOL將率先開始商業化運營。隨著技術的不斷發展和市場的不斷成熟,載人eVTOL將隨后邁入大規模商業化時代。世界主要垂直起降產業大國商業化進程6圖圖1 1
26、.6 6CO-Standard_EN_4.1.potx?202420252024?202420242026?圖圖1 1.6 6|世世界界垂垂直直起起降降國國商商業業化化時時間間表表與與主主要要玩玩家家美國Joby原型機Joby S4已經完成初步測試,并計劃在2024年開始運營。美國航空則在2021年給英國公司Vertical Aerospace投資了2,500萬美元,且同意為250架飛行器訂單中的50架支付一筆數目不明的交付前預付款。德國Volocopter獲得了空中測試飛行許可,并計劃在2024年巴黎夏季奧運會時推出商業服務。德國Lilium將在2023年進行第四次DOA審核流程,并在202
27、5年進入正式的商業化運營。中國億航在2021年11月已開始部分空域的游覽或短途空中交通的試運行,同時,磐拓航空、小鵬匯天、峰飛、時的科技等一批中國eVTOL先行者也在2019年之后,如雨后春筍般快速成長起來。1123453524數據來源:保時捷管理咨詢分析圖1.6:世界垂直起降大國商業化時間表與主要玩家02中國垂直出行市場規模前瞻14保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告中國作為全球eVTOL產業發展的先行者之一,因其規模龐大的城市人口、快速增長的富裕階層等因素,擁有巨大的市場潛力。我們通過量化評估eVTOL產業對現有交通出行方式的替代效應,分保守、中性、樂觀三大情境對中國未來eVT
28、OL裝機量規模進行了模型測算。在中性情境中,2030年中國eVTOL市場容量將占到全球25%-30%的份額,成為全球第一大eVTOL市場。誠然,市場容量的估算會受到諸多因素的影響,如定價、社會公眾接受度、產品性能等因素,不同構型設計的產品在應用場景適配性上也存在差異。但不可否認的是,伴隨著中國eVTOL產業政策的不斷鼓勵和產品性能與可靠性的不斷提升,eVTOL綜合運營與擁有成本將不斷下降,市場接受度與客群規模將持續增長?;趯ν夤_的eVTOL項目統計,目前在研的載人eVTOL項目主要面向城市通勤市場,基于貨物運輸需求的項目占比較低。eVTOL的整體設計構型、機體氣動性、輕量化設計等維度的差異
29、導致了不同產品的最大航程、巡航速度、飛行高度、乘客數量與最大載荷等核心性能參數存在差別,進而帶來不同eVTOL產品在運行模式、服務范圍、eVTOL主要構型與應用場景應用場景等維度的差異?;谕七M動力方式,目前在研的eVTOL項目可分為多旋翼型、升力與巡航復合型、傾轉旋翼/機翼型和傾轉涵道型四大類(圖2.1)。其中后兩類因飛行器可通過改變螺旋槳/機翼/涵道方向實現飛行器的起降和巡航,又稱為矢量推進型。2圖2.1架構示意多旋翼型通過多個(通常多于4個)固定螺旋槳實現起降和巡航動作傾轉涵道型通過改變涵道推力方向,實現不同場景下的垂直起降于巡航載重1-3位乘客4-7位乘客最大時速80-150 km/h
30、200-300 km/h最大航程主要應用場景 空中出租車(市內點對點交通)機場接駁(市郊至市中心往返交通)低空旅游 短途緊急救援等 城際中長距離航班 緊急救援 觀光旅游等升力與巡航復合型升力與巡航用的螺旋槳是獨立的,分別實現垂直起降和巡航2-5位乘客150-200 km/h 空中出租車 機場接駁 城際短途航班 物流運輸等主要玩家(舉例)傾轉旋翼/機翼型通過傾轉不同螺旋槳或機翼方向實現飛行姿態控制與起降2-5位乘客180-250 km/h 空中出租車 機場接駁 城際短途航班 物流運輸等圖2.1|eVTOL主要氣動布局與總體構型20-50 km175-300 km150-250 km200-250
31、 km數據來源:保時捷管理咨詢分析,磐拓航空,案頭研究圖2.1:eVTOL主要氣動布局與總體構型15保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告多旋翼構型(Multicopter)多旋翼型eVTOL適航認證難度相對較低,但有效載荷和航程都相對有限,主要滿足低空旅游觀光、市內空中出租、機場接駁等中短途交通運輸場景需求為主。初創公司大多采用該構型作為第一代產品,在此基礎上,逐步積累技術研發實力和供應鏈垂直整合能力。升力與巡航復合構型(Lif&Cruise)升力與巡航復合構型受到了傳統航空制造企業的垂青,由于配置了專用的水平推進螺旋槳,有效地提升了巡航階段的氣動效率、航程和安全性。但該構型“死重
32、”(對當前飛行沒有幫助,但因種種因素又不得不攜帶的部件重量)較大,限制了有效載荷的進一步提升。+優勢:垂直起降能力多旋翼構型具備垂直起降能力,能夠在狹小的空間內起降,不受跑道限制 靈活性多旋翼構型具有較高的操縱性和機動性,可以在城市中靈活飛行 穩定性由于多旋翼具有多個旋翼,其自穩性相對較高,可以實現穩定的飛行 技術難度機械結構相對簡單,飛行器安全冗余度較好,技術實現難度較低+優勢:長航程該構型具有高速和長航程的能力,可以實現更遠距離的出行和高速巡航 技術難度飛行控制系統簡單,產品研發技術門檻較低,研發速度更快,生產與維護成本和難度更低-劣勢:能耗多旋翼構型由于需要維持多個旋翼的運轉,能耗相對較
33、高,限制了航程和續航能力 速度限制由于空氣動力學特性的限制,多旋翼構型的速度相對較低,無法實現高速飛行 噪聲控制與地面損傷控制因開放性的螺旋槳設計,飛行器在空中飛行時給地面帶來的噪音較大,一旦出現事故,對地面人員造成的傷害烈度較高,且尚無突破性解決方案-劣勢:有效載荷垂直升力系統在平飛巡航階段是“死重”,且產生額外阻力,限制了整機有效載荷 飛行速度推進系統動力低(死重限制的前提下)導致巡航構型的爬升率和速度較低16保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告傾轉旋翼/機翼構型(Tiltrotor)與前兩種構型相比,傾轉旋翼/機翼構型在垂直階段和水平階段共用一套螺旋槳,降低了“死重”,在航程
34、、巡航速度和載重比方面優勢明顯,具有較好的有效載荷、最大起飛重量和運營經濟性。但矢量推進的傾轉機械結構對技術可靠性和飛行姿態控制帶來了額外的挑戰,預計適航認證難度也會有所增加。傾轉涵道構型(Tilt wing with ducted fan)傾轉涵道風扇構型與傾轉旋翼/機翼構型類似,區別在于該構型將裸露在外的風扇結構裝入涵道中,在動力可靠性、地面傷害烈度、噪聲控制、氣動效率等方面實現了更好的平衡。涵道風扇的設計使飛行器在懸停模式下的氣動效率更高,同等工況條件下的耗電量更少,更適于中長距離的運輸場景。據2022年8月美國垂直飛行協會(VFS)發布的最新統計,全球目前有超過700個eVTOL設計研
35、發項目,其中約25%的eVTOL項目處于飛行測試階段,50%左右的eVTOL項目處于概念設計階段。從構型分布上看,升力與巡航復合型有124款,多旋翼型有195款,傾轉旋翼和傾轉涵道等矢量推進型共有235款,占比最高。從國別上看,美國擁有124款,占比最高,其次為英國(24款)、中國(21款)、德國(19款)及加拿大(17款)。中國作為亞太地區的領頭羊,在產品研發進度和產品構型豐富度等維度并不落后于歐美等發達國家和地區。+優勢:氣動效率傾轉旋翼構型可以在垂直起降和水平飛行之間轉換,具備較高的速度和航程 多功能性傾轉旋翼構型既可以在城市中進行垂直起降,又可以在長距離飛行時以高速巡航,適應不同的出行
36、需求+優勢:高速和長航程該構型具有高速和長航程的能力,可以實現更遠距離的出行和高速巡航 舒適性與安全性相較于其他構型,該構型具有噪音低、私密性高、地面損失控制好的優點 氣動效率相較于螺旋槳驅動的構型,該構型氣動效率更高,增程潛力更大 運行噪音低涵道構型使得噪音傳播具有指向性,通過在涵道內壁布置聲襯降低噪音-劣勢:技術復雜性與成本傾轉機械設計和飛控系統復雜,開發風險和試飛難度大,研制風險和成本較高,需較長的開發周期和適航認證過程 載荷限制傾轉旋翼構型通常對載荷和乘員數量有一定限制,無法滿足大規模運輸需求-劣勢:技術難度矢量推進的機械結構與飛行控制系統復雜度較高,產品開發與測試周期較長,投資較大
37、17保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告載人eVTOL的應用場景和適配客群非常廣泛,從政府、醫院等公共部門到私人個體(圖2.2)。同時,隨著eVTOL產業的快速發展,類似汽車行業共享出行模式,專業化機隊運營商將會在不久的將來出現,導致產品購買者與使用者的脫鉤。鑒于數據完整性、時效性和可獲得性的限制,本eVTOL城市交通客戶群體特征與需求分析文對中國eVTOL客群規模和市場容量的計算主要基于現有私人市場日常高端出行需求規模,通過分析eVTOL對現有交通出行方式需求的替代和滲透,大致測算未來中國eVTOL可能的市場規模。?醫療轉運 商務與私人包機 旅游觀光 特定線路下的對開航線 軍事用
38、途?eVTOL主機廠主要客群主要應用場景 政府、消防等公共事業機構 醫院等公共衛生機構 部分私人企業 旅游景區等 日常市內通勤 日常城際出行 eVTOL運營商 航空租賃公司 移動出行服務提供商等 較為富裕的私人市場 每日出行方式中的必備選擇之一圖圖2 2.2 2|e eV VT TO OL L主主要要客客群群與與應應用用場場景景?數據來源:案頭研究圖2.2:eVTOL主要客群與應用場景考慮到eVTOL出行服務因其高昂的產品購買和運營成本,我們預計在商業化運營初期,在同等條件下,eVTOL出行服務的價格會在直升飛機和豪華汽車的價格之間,作為替換直升飛機和豪華汽車的第三種選擇。因此,高人均GDP地
39、區的高收入人群是eVTOL商業化運營初期的主要潛在客戶。此類人群具有較低的價格敏感度,對出行舒適性、時間效率、私密性、安全性要求較高,短途出行主要選擇私家車或共享出行中的豪華車檔位,城際出行主要選擇搭乘高鐵商務艙或直升飛機。而這類客群的出行又可分為偶發性需求和持續性需求。偶發性需求主要來自緊急醫療、搶險救援、旅游觀光等方面。在緊急情況下,eVTOL可以快速運送醫療人員或救援隊伍到達目的地,提供緊急醫療服務或救援支援。對于分布廣泛的旅游景點,空中出租車可以為游客提供便捷的交通方式,節省旅行時間,并提供獨特的觀光體驗。因這類需求觸發場景較為隨機,整體可預測性較低。持續性需求主要來自日常通勤和差旅,
40、該類需求可預測性更高。通過搭乘eVTOL,該細分市場客群可以有效減少高峰期擁堵所浪費的通勤時間,提高通勤效率。本文針對市場規模需求的測算主要基于持續性出行需求。18保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告中國eVTOL市場規模的測算主要通過一套自上而下的漏斗模型(圖2.3)得出,主要考慮了目標客群購買力、日常出行行為、當地基礎設施水平、對傳統出行方式的滲透率四大維度。中國eVTOL市場規模預測分析/01 評估匹配eVTOL的高凈值人群數量通過篩選中國人均GDP在1萬美元以上的城市,初步確定高收入人群區域。計算這些城市所含人口占中國總人口的比例(圖2.4)。其次,以新車售價在一百萬以上的
41、豪華車占中國新車總銷量比例為近似值,作為估算在這些城市中可能搭乘eVTOL出行的客戶比例,得出匹配eVTOL的高凈值人數絕對值。9圖2.3CO-Standard_EN_4.1.potxxxxx0 01 10 02 20 03 3圖圖2 2.3 3|e eV VT TO OL L市市場場規規模模漏漏模模型型xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率?GDP?eVTOL?9圖2.3CO-Standard_EN
42、_4.1.potxxxxx0 01 10 02 20 03 3圖圖2 2.3 3|e eV VT TO OL L市市場場規規模模漏漏模模型型xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率?GDP?eVTOL?10圖圖2 2.4 4CO-Standard_EN_4.1.potx0 02 2?|?GDP2GDP1.5-2GDP1-1.50 01 1|?0 03 3?|?北京、天津等在內的三個城市上海、杭州、南京等
43、在內的32個城市廣州、深圳等在內的11個城市數據來源:百度人口遷移數據庫、國家統計局、Marklines圖2.4:中國人均GDP在1萬美元以上的城市分布,2022年19保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告/02 評估匹配eVTOL的高凈值人群數量根據目標人群出行行為與當地基礎建設水平估算eVTOL對傳統出行方式的替代率高鐵商務艙訂單量以及平均行駛距離測算潛在市場需求容量。通用航空市場需求主要來自華東、華北以及中南三大區域:短途運輸定期載客飛行、短途運輸包機及公務機載客飛行、空中游覽以及醫療救護。通過將各地區各通航類型歷史飛行小時數與直升機平均飛行速度相乘得出通航板塊的年出行需求總量
44、。完成三大類傳統出行方式市場需求容量匯總后,基于各出行方式平均花銷、行駛速度、體驗獨特性等三大維度進一步評估eVTOL對這三大方式的替代比例。其中獨特性主要通過出行連續性(是否需要轉換其他交通方式)、基礎設施配套成熟度(如機場/停機坪網絡分布密度)以及私密性(是否需要與多乘客共享空間)等維度綜合得出(圖2.5)。通過將目標人群日常出行需求進行量化,結合eVTOL相較于傳統出行方式的優劣勢,估算eVTOL對傳統出行需求的替代比例。其中,傳統出行需求可進一步拆分為汽車、高鐵和通用航空三大板塊。傳統汽車出行需求主要通過私家車和網約豪華車兩種方式得以滿足,其中私家車出行需求量的測算主要由高收入人群數量
45、、該人群出行頻率、平均行駛距離等指標來計算得出;網約豪華車需求量則由中心城市訂單量、豪華車訂單比例、目標路程范圍內訂單比例、平均行駛里程等指標的乘積進行測算。高鐵商務艙的客戶作為eVTOL主要目標人群,我們使用京津冀、珠三角、長三角三大經濟區的數據來源:攜程、滴滴豪華車、中國通用航空發展報告、磐拓航空、專家訪談圖2.5:eVTOL對傳統出行方式的替代比例分析9圖2.3CO-Standard_EN_4.1.potxxxxx0 01 10 02 20 03 3圖圖2 2.3 3|e eV VT TO OL L市市場場規規模模漏漏模模型型xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平
46、eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率?GDP?eVTOL?20保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告鑒于本報告對eVTOL中國市場容量的估算僅包含持續性需求所帶來的市場規模,未包含政府等公共部門的使用場景需求和私人市場觀光旅游、個人購買等偶發性需求,因此,實際市場容量將大于上述結果。全球eVTOL市場規模預測(中性情境,2030年)圖圖2 2.6 6CO-Standard_EN_4.1.potx務務e eV VT TO OL L?2024202720
47、30?202420272030?202420272030?1050250403009001010050025%20%30%25%中國美洲亞洲(中國除外)歐洲以及其他數據來源:保時捷管理咨詢分析圖2.6:中國與全球eVTOL市場規模預測/03 基于新產品市場整體增速和滲透率得出最終結果產品的接受速度,從而最終計算出中國eVTOL市場規??偭??;诩僭O的激進程度不同,最終預測結果可分為樂觀、中性和保守三種情境(圖2.6)。得出可替代的總出行需求后,我們便可基于目前eVTOL的產品性能參數估算單臺eVTOL的供給水平。單臺eVTOL供給水平主要由設備運行時長、每日起降次數、平均續航里程、設備平均年限
48、等因素測算得出??傂枨蟪詥闻_eVTOL供給水平后,我們便可以得到當年所需的總飛行器架數,即eVTOL市場裝機規模。最后通過應用新產品上市市場滲透率的“技術采用生命周期曲線”模擬中國市場對eVTOL9圖2.3CO-Standard_EN_4.1.potxxxxx0 01 10 02 20 03 3圖圖2 2.3 3|e eV VT TO OL L市市場場規規模模漏漏模模型型xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVTOL滲透率xxxx百萬豪車車主高人均GDP城市購買力出行行為基礎建設水平eVT
49、OL滲透率?GDP?eVTOL?技術采用生命周期2.5%13.5%34%34%18%創新者早期采用者落后者早期大眾晚期大眾21保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告通過對現有通航模式下客戶旅程的分析,結合共享汽車、民航客機等行業在內的客戶觸點體系,我們可以初步勾勒出eVTOL行業在不遠的未來可能給消費者提供的端到端客戶旅程與體驗(圖2.7)。具體而言,這一客戶旅程將具備下列主要特點:/線上線下全渠道貫通無論是出行方式選擇、購票值機,還是行李托運等環節,圍繞客戶、飛行器狀態、起降場周圍路況、航路天氣等在內的360信息將實現全渠道貫通和線上線下世界的無縫連接,從而為消費者、機隊運營商、起
50、降場等在內的各個相關方提供立體化、實時化、體系化的交互體驗。/多出行方式無縫銜接區別于任何一種傳統出行方式,無縫銜接的“空地聯運”將是eVTOL帶給客戶最直接的差異化體驗點??蛻魺o需分開預定空中與地面交通出行方式,系統將自動動態匹配附近運力資源,完成端到端的無憂出行全鏈路體驗。/私密尊享與舒適便捷的完美融合得益于5G、物聯網等先進通訊科技的應用,eVTOL將地面順暢的數據傳輸服務帶到湛藍天空,消費者再也無需承受在空中與地面失去聯系的痛苦,在享受空中美景的同時,仍可享受不間斷的空中辦公與社交體驗。eVTOL客戶旅程淺析22保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告圖圖2 2.7 7|e e
51、V VT TO OL L客客戶戶旅旅程程示示意意/03飛行中在預定平臺(APP、小程序、導航地圖等)中輸入起點、終點,出發日期時間APP推薦附近起降點,顯示可預定的航班時間,飛行距離、時長、價格確認起降點和出行時間選擇eVTOL類型、出行人數和行李數量選擇是否需要地面交通接駁APP推薦合適的機型和接駁時間確認機型和時間APP發送出行提醒在出發地按時坐上接駁車到達起降點航站樓確認個人信息和出行信息進行安全檢查在候機廳等待值機在飛機上可使用電子設備,信號穩定飛機降落在到達起降點,下機領取行李,離開停機坪到航站樓外坐上接駁車接駁車至目的地,行程結束/01預 定/04飛行后/02飛行前對整體服務進行評
52、價飛機起飛駕駛員播放安全須知視頻,做行程介紹上機,扣緊安全帶起飛時可欣賞地面景色。乘客休息,享受客艙服務將行李交給駕駛員,放入行李箱在值機處確認航班信息輸入乘客信息,支付方式,完成預定數據來源:保時捷管理咨詢分析圖2.7:eVTOL客戶旅程示意03垂直出行市場生態系統24保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告垂直出行產業生態體系涉及多個環節和參與者,包括飛行器制造商、零部件供應商與系統集成商、基礎設施建設商、服務提供商、監管認證機構等。隨著垂直出行市場逐步商業化成熟,將會有越來越多的域外玩家跨界參與到這一前沿交通出行模式中,構建起愈加完善豐富的生態體系。eVTOL主機廠作為電動垂直起
53、降產業初期最重要的行業參與者,將深度參與從產品研發到量產上市的端到端價值鏈活動。從全球范圍內看,當前eVTOL的開發狀態總體仍處于從概念設計邁向商業化應用的早期階段。具體而言,eVTOL制造商開發并生產一款具體的產品通常需要經歷可行性驗證、概念與技術發展、產品發展和運營服務四個主要階段。每個階段內,主要工作內容又圍繞市場拓展、適航取證、工程開發等三條主線展開(圖3.1)。/可行性驗證階段在這個階段的市場拓展條線中,產品開發與市場拓展團隊會圍繞產品在未來的主要商業應用場景、客群結構、關注要素等方面進行需求調研,并在此階段結束時明確產品所需滿足的關鍵特性定義要求和頂層需求總結,對市場前景和商業可行
54、性開展初步評估。在工程開發條線中,飛行器制造商工程團隊會針對產品各類所需技術開展前沿研究和技術儲備,探索比較不同產品路徑和關鍵技術對產品綜合特性的影響,開展初期的技術仿真模擬。/概念與技術發展階段在這個階段的工程開發條線中,工程團隊基于前期市場調研和需求總結成果,對市場需求進行需求確認與分解、概念設計細化、分子系統設計、仿真與測試等工作,建造縮比技術驗證機并開展試飛工作,在此過程中不斷完善技術方案,并在此階段接近結束時完成全尺寸樣機的制作和測試工作。在市場拓展條線中,隨著產品設計的逐步成熟,市場拓展團隊開始與各類eVTOL運營商等買方開展產品推薦和商業洽談,就制造商未來投資、產品規劃等開展前期
55、交流,測試并收集市場反饋,并在此階段結束前獲取預售訂單。在適航確證條線中,制造商就技術路線概念20生態系統示意圖飛行器制造商監管機構B端與C端用戶上游供應鏈運營與服務提供商基礎設施服務提供商25保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告與局方開展初步溝通,收集局方反饋并與工程開發團隊進行內部溝通和產品方案調整。/產品發展階段在這個階段的適航取證條線中,制造商需將航空器及其機體結構、機載設備等所有相關圖紙、技術規范、材料、工藝和適航性限制等技術資料提交局方進行型號合格證申請。之后,制造商需與局方明確型號合格證的審定基礎,包括適用的適航規章、環境保護要求、豁免、專用條件和等效安全結論。在明確
56、審定基礎之后,工程開發團隊將開始制作首架適航驗證機,并在此過程中開展各項測試與需求驗證工作。在此過程中,開發團隊會與局方共同推進飛行器性能、飛行特性、安全性能等目標的達成。同時,生產團隊會逐步介入,與開發團隊就飛行器生產工藝、流程、質量標準等展開合作,為產品小批量試制奠定基礎。產品發展階段以制造商獲得型號合格證為標志,意味著飛行器設計符合適航標準和環保要求,是航空器投入商業化運作前最重要的里程碑之一。除飛行器OEM外,相關設備/系統供應商也需獲得適航證后才有裝機資格。/運營服務階段在此階段,制造商還需進一步獲得單機適航證和生產許可證,建立一整套完善的生產流程與質量管理體系,才能開始批量生產并交
57、付飛行器。三證的獲得意味著飛行器制造商可以正式進入民用航空市場,在各細分市場開展銷售、運營等商業化運作。3e eV VT TO OL L項項目目的的發發展展路路徑徑|概概念念設設計計,程程開開發發,適適航航取取證證及及商商業業化化進入細分市場市場發展適航取證工程發展主要里程碑,未窮盡IIIIIIIV商業需求的定義市場研究與分析概念設計可行性分析仿真模擬 縮比技術驗證機試飛 建造全尺寸樣機 與局方展開技術方案討論 需求的分解 細化概念設計 分子系統仿真 分子系統測試 需求確認 建造適航驗證機 同步適航計劃 轉化為符合適航需求的設計 系統集成 需求驗證 與局方共同推進驗證 生產方式和流程的定義 在
58、細分市場開展運營服務 獲得單機適航證 獲得生產許可證 生產規模逐步擴大可行性驗證階段概念與技術發展階段產品發展階段運營服務階段預售訂單需求調研推介許可頂層需求進入大眾市場主要工作內容前沿研究與技術儲備審定基礎(G1)生產許可證(PC)與局方初步接洽型號合格證(TC)受理型號合格證型號審查核準書(TIA)符合性方法(G2)規模生產全尺寸工程樣機縮比技術驗證機小規模生產適航機可行性報告數據來源:磐拓航空,保時捷管理咨詢分析圖3.1:eVTOL項目發展路徑eVTOL行業長周期、高耗資的特點、適用場景特殊性和技術開發復雜度對eVTOL主機廠的技術研發實力、供應鏈整合、融資能力、合作伙伴協同等方面都提出
59、了較高要求。不同的項目和公司可能在各個階段的定義和時間安排上會有所不同,具體的項目研發和量產階段會根據項目的規模、復雜性和資源狀況而有所差異。此外,監管認證和市場需求也會對項目進展和階段劃分產生影響。26保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告作為飛行器制造商的上游產業鏈,零部件供應商為飛行器制造商提供各種關鍵零部件和組件。典型的eVTOL產品含有上百套設備,十多個子系統,設備間的機械、電氣、通訊接口繁雜,對下游主機廠系統集成和整機研發提出了很高要求。eVTOL飛行器主要由機體子系統、導航通訊與飛控子系統、動力子系統和能源子系統構成。從目前eVTOL供應鏈發展趨勢判斷,導航、通訊與飛控
60、子系統作為eVTOL的“大腦”和“眼睛”,因其技術壁壘和適航認證門檻較高,在未來相當長時間內仍需依賴傳統航空航天供應商提供軟硬件解決方案。eVTOL的飛行控制較直升機、飛機等傳統飛行器而言,需特別解決基于多旋翼垂直起降、基于常規固定翼水平飛行以及垂直-水平兩種飛行狀態的平穩切換等技術難題,目前國內外主機廠通常只掌握其中一兩項技術,仍是目前主機廠產品研發的短板。4圖3.1CO-Standard_EN_4.1.potxeVTOL主要子系統航空產業供應商汽車產業供應商機體動力導航、通訊與飛控能源圖圖3 3.1 1|e eV VT TO OL L主主要要系系統統與與供供應應商商跨界系統供應商數據來源:
61、案頭研究,保時捷管理咨詢分析圖3.2:eVTOL主要子系統與供應商近些年國產新能源汽車的崛起帶動了一大批上游動力電池企業的發展,并在能量密度、功率密度、可靠性和安全性等方面逐步引領全球。隨著電池能量與功率密度的不斷提升以及循環次數的不斷提高,eVTOL在載荷、航程、運營經濟性等維度的表現將不斷優化。目前我們看到以孚能科技、Molicel等為代表的汽車動力電池企業已成功切入eVTOL產業鏈,這對整個新能源汽車產業鏈尋找第二增長曲線將帶來深遠影響。不可否認的是,無論產品構型如何變化,eVTOL仍然深深扎根于航空業的土壤之中,研發、制造、試飛與量產等價值鏈全流程體現出經典的“制造商-供應商”模式,這
62、一局面與汽車行業和消費電子行業類似,無論下游主機廠或組裝廠如何變化產品外觀,內部關鍵系統與零部件仍然是屈指可數的頭部供應商大廠。鑒于老牌航空業供應商在產品研發、制造等領域的優勢地位,留給新興eVTOL玩家在產業鏈上游環節成為“后起之秀”的窗口期其實并不長。上游供應鏈27保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告電動垂直起降飛行器作為高度復雜、技術密集型產品,屬于城市低空和智慧出行的第三類交通工具,需要滿足運營場景高度電動化、自動化和經濟性的需求。同時,eVTOL的商業化運營對飛行器巡航速度、續航里程、座位數/有效載荷、飛行器內乘客和地面建筑與人群的安全性等都提出了極高要求。在實際運行過程
63、中,要面對空域管理規劃、地面基礎設施、法律法規、噪聲與社會公眾影響等一系列挑戰,需要整個生態體系內各類服務提供商的密切配合與信息的無縫銜接。運營與服務提供商未來eVTOL出行生態中,各類服務運營與提供商將是整個價值鏈中非常重要的一環。我們預計未來的服務提供商和商業模式將會是現有共享出行服務與航空出行服務的結合體,C端以出行方式集成商、地面出行服務平臺、空中服務平臺等為基礎,沿客戶旅程依次展開,為客戶提供立體出行方式推薦、最優路徑規劃等服務,而B端則以各類信息整合與規劃提供商、基礎設施運營商、飛行訓練提供商、維修保養服務提供商、eVTOL主機廠等主體之間相互配合,負責飛行器運營管理、空中線路規劃
64、與導航、充換電與維修保養、安全監管與乘客服務等職責,形成端到端無縫連接的完整空中出行體驗(圖3.3)。5圖圖3 3.2 2出行方式集成商地面出行服務平臺eVTOL運營商登機eVTOL航行前往最終目的地下機前往垂直升降機場下單選擇出行方式自動駕駛與巡航系統數據安全傳輸飛控與能源管理系統eVTOL主機廠天氣信息空管信息飛行服務中心實時信號接收起降場信息出行方式集成平臺空管eVTOL運營商地面出行服務平臺起降管理值機、安檢起降場充電、停放起降管理值機、安檢起降場充電、停放MROMRO數據來源:保時捷管理咨詢分析圖3.3:沿客戶旅程展開的關鍵服務供應商28保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報
65、告類似現在的汽車出行或飛機出行生態,在未來,因價值鏈所處位置和擁有的核心資源不同,eVTOL運營商可能來自飛行器主機廠、第三方運營商,亦或像滴滴一樣的平臺型運營商。我們預計,在行業發展早期,將可能出現下列三種類型的eVTOL運營商。/01 制造商自營運營商制造商自營運營商:即飛行器制造商選擇自己進行飛行器的設計、制造、運營工作,覆蓋端到端的價值鏈。這些制造商在垂直出行市場扮演著綜合角色,負責整個供應鏈的管理,從飛行器制造到運營和維護。/02 第三方運營商類似民航產業中航空公司的角色,這些運營商從eVTOL主機廠中購入飛行器,并專注于提供垂直出行服務,組織運營日常航班服務,對飛行器進行定期檢修保
66、養,對飛行員進行招募和培訓等。與此同時,第三方運營商還可以負責乘客接送、飛行計劃、安全管理以及客戶服務等環節。/03 平臺運營商類似于汽車行業中的共享出行平臺,在垂直出行領域也有平臺運營商的存在。這些平臺運營商通過搭建完整的多模式出行方式平臺,對接企業與個體eVTOL所有者,將汽車出行與eVTOL出行相結合,覆蓋點到點的客戶出行全旅程。在此過程中,平臺運營商為飛行器擁有者提供線索導流、預訂管理、營銷推廣和支付結算等服務,同時為乘客提供便捷的預訂和乘坐體驗保障。在未來垂直出行生態系統中,除eVTOL運營商外,還將出現眾多專業化的服務提供商。如擁有空域管理與航路數據的空管數據提供商和空中導航服務提
67、供商,負責飛行器維修保養的MRO服務提供商等??紤]到未來數量龐大的eVTOL規?;?、常態化運行對信息及時通訊、定位導航、數據處理等方面帶來的壓力,相應的通訊系統服務提供商和數據服務提供商需著重在空域分配、航線管理、容量管理、流量管理、飛行監視、氣象預報、飛行情報等方面建立數字化、網格化和無人化的系統性能力,以保證eVTOL在城市低空空域下開展端到端客戶旅程全覆蓋、實現集群化和多任務的安全高效穩定運行。29保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告地面基礎設施提供商是整個eVTOL生態體系中重要的組成部分。作為城市空中運輸網絡的關鍵節點,垂直起降場一般包含起飛降落區、停車場與航站樓、機場信
68、標臺、通訊導航、充電與維保等設施,為eVTOL運行提供起降場地、充電與維修、空地交通接駁等功能。這些場地可以位于市區的頂樓、停車場、碼頭、機場等地點,提供便捷的起降點和乘客接送服務。根據土地面積大小、所處地段、匹配功能等因素的差異,垂直起降場地主要可分為三種:垂直停機點、垂直停機站、大型停機場。三種停機場地類型對應了不同的應用場景,可承載的起降飛行器與乘客數量也不同。其中垂直停機點因占地面積較小,基本坐落在城市中心的寫字樓樓頂,適用于短暫的???,類似現在的直升機停機坪,載客能力最低;垂直停機站則基本分布在城區較大的場地或城市近郊,按需配置充電、維修、通訊導航等功能設施,載客能力中等;大型停機場
69、普遍位于城市郊外,擁有獨立劃分的區域和最完整的硬件設施,是區域垂直起降飛行器的交通樞紐,可集成其他地面交通方式,乘客吞吐能力最強(圖3.4)。17圖圖3 3.3 3CO-Standard_EN_4.1.potx分類?#TLOF*#備用停機位?每小時周轉次數?*可停地點?*潛在選擇 可與直升機停機坪媲美,適用于便利短暫的降落?610務務如寫字樓樓頂例,很少或沒有停機以及維護服務 在配置、容量和維護方面增強版的小型垂直起降站?401 23 6如高速公路休息站/例,停機、充電、維護;甚至于提供便利店或休息室 加大版垂直停機站,集合其他運輸方式?1,00020 100如獨立綠地建筑例,與其他交通方式集
70、成VV*TLOF:著陸和起飛區域備用停機位VVVV圖圖3 3.3 3|e eV VT TO OL L垂垂直直起起降降場場分分類類數據來源:保時捷管理咨詢分析圖3.4:eVTOL垂直起降場分類基礎設施服務提供商30保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告與此同時,起降場等地面基礎設施的普及和航路網點通達度的提升也將反向促進eVTOL市場容量的增長和商業服務模式的多元化。我們預計,首批垂直起降場的選址將優先布局于城市商業中心、大型商圈、機場與高鐵站樞紐等人流量大的區域,并逐步向城市副中心、中小城市中心等外圍不斷發展,最終形成一整套空地聯運的立體化交通網。隨著基礎設施的不斷完善,eVTOL商
71、業運營模式也將從最開始的固定時間固定起止點的往返接駁服務,逐步向不定點、不定時的空中出租車服務方向發展(圖3.5)。當然,對于類似長三角、珠三角等經濟發達、機場密布的區域來說,城市低空空域的放開將是一個循序漸進的過程,未來的空域管理復雜度將快速提升,航路資源也會隨著eVTOL產業的崛起而變得愈加緊張。機場火車站垂直起降場?30 km 100 km 200 km 半徑?全面的跨城空中出租車服務 覆蓋主要一二線城市的點對點接駁服務 主要交通樞紐(機場與火車站)與市中心的往返接駁 跨城市中心點對點接駁服務 針對跨城潮汐通勤者與游客等客群的空中出租車服務 核心市中心、城市副中心等接駁與按需叫車服務?1
72、|Average number of trips provided per day between each vertiport combination for each scenario:4,6 and 8.2|Number of trips each eVTOL can provide per day for each scenario:4.92,5.48,6.18.In the Conservative scenario,the total number of vertiport to vertiport combinations is 36.Total number of trips
73、provided per day for the 36 combinations is 144.Each eVTOL can suffice 4.92 trips per day,therefore,the total number of eVTOLs needed is 30.Source:Porsche Consulting analysis.91727數據來源:保時捷管理咨詢分析圖3.5:eVTOL未來垂直起降場布局示意04展望:對中國eVTOL企業的建議32保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告作為新一代航空革命性飛行器,eVTOL自誕生之日起,便融入大量創新概念、設計、技術
74、和材料,并在全球范圍內引起了研發浪潮,成為面向未來的航空科技新賽道。然而,eVTOL在成功商業化運營之前,仍需突破多項技術壁壘。同時,來自汽車、航空航天等行業玩家的不斷進入,也加劇了行業的競爭態勢。從整體社會環境看,相關適航認證法規與社會接受度仍然是eVTOL走向成功所必須跨過的門檻??v觀全球eVTOL產品開發主要技術路線,不難發現頭部eVTOL主機廠在分布式電驅架構、智能駕駛飛行技術、安全冗余技術、輕量化技術等方面均走在前列,但仍需要重點攻克態勢感知與避障技術、低空智能駕駛技術、高能量密度的新能源電池技術等技術難點。/態勢感知與空中避障技術由于eVTOL主要在城市等人口密集地區上空運行,復雜
75、的地理地貌、眾多且高聳的建筑物、局部多變復雜的氣象條件、飛鳥等不可預測因素都會對eVTOL飛行器的飛行安全造成威脅?,F有eVTOL制造商一般通過加裝ADS-B、TCAS等空中防撞設備解決自身安全間隔保持能力、規避周圍障礙物能力。然而,通過快速監控監測潛在障礙物、及時提前改變航向避障等主動避障技術尚不成熟。/低空路徑規劃技術隨著300米以下低空空域在政策層面逐步放開的預期逐漸加強,結合城市與城際低空運行環境的特點,eVTOL必須在產品層面解決低空航路規劃的技術難題,以滿足大機隊規模、常態化起降的城市空運場景需求。eVTOL主機廠需要與相關服務提供商一道,圍繞四維航跡、高精地圖、實時空中與地面流量
76、監控、城區風險區域劃分等技術難點開展攻關,創造多層疊加的空中高速公路網絡,既保留足夠的安全冗余,又可以在飛行過程中動態調整飛行路線,在保證及時規避航路風險的同時,滿足乘客對舒適性、安全性和運輸時效性的要求。eVTOL主機廠:產品為王、長期主義/高能量與高功率密度新能源電池技術與新能源汽車在發展初期所面臨的挑戰類似,eVTOL由于采取動力電池作為能量來源,在電池性能沒有實現重大突破的前提下,將是制約eVTOL產業發展的關鍵因素。同時,電池在產品全生命周期內的能量衰減速度、補能速度、能量密度和功率密度將直接影響eVTOL整機的產品生命周期、運營經濟性與安全性、旅程舒適性等關鍵要素。目前,從技術路線
77、上看,鋰電池技術相對氫燃料電池技術而言更加成熟穩定,能量密度和功率密度也更高,因此絕大多數eVTOL主機廠都將鋰電池作為產品能源系統的解決方案。由于eVTOL在起飛和降落階段耗能最高,我們預計,功率密度在350-400 Wh/kg的區間將是電池能量驅動方式超過內燃機驅動方式的分水嶺。而當電池功率密度提高到500Wh/kg以上時,分布式電驅動(DEP)系統將體現出比內燃機系統更好的運營經濟性、續航和載荷表現。除了不斷提升產品競爭力和自身研發實力,eVTOL主機廠同時需要不斷拓展外部合伙生態系統,積極尋找資金來源,堅定地將企業戰略付諸實施?;谀壳暗臏y算,eVTOL主機廠的平均投資回報周期將在10
78、年左右,平均研發與制造投入在10億美金左右。因此,隨著行業競爭的不斷加劇,只有長期主義者才有機會取得成功。33保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告汽車跨界供應鏈:選好賽道、做好內功根據預測,中國垂直起降出行市場在2030年左右將達到千億級的市場規模。面對日益飽和的中國乘用車市場,eVTOL產業將逐漸成為汽車主機廠與供應商尋找第二增長曲線的高潛力選項之一。然而,來自汽車等跨界行業的玩家仍有諸多亟待解決的現實問題,主要包括以下四個方面:/嚴格的航空認證標準與質量管控體系航空行業有著嚴格的認證標準和監管要求,圍繞航空器設計和生產的整個價值鏈展開,如航空器結構、材料、系統、制造過程和質量控
79、制等。與汽車行業相比,航空行業的認證要求更加嚴苛,以AS 9100為代表的質量管理體系重點在于產品安全與可靠性驗證和失效模式分析,而以IATF 16949為代表的汽車質量管理體系則更強調研發與量產過程中的過程穩定性、可追溯性和一致性。/高可靠性和安全性要求航空行業對飛行器的可靠性和安全性要求非常高。航空器需要在各種極端環境和運行條件下保持穩定和安全。為達到產品安全性與可靠性的要求,產品研發過程中需要比汽車行業開展更多獨特的試驗驗證測試,包括動力系統臺架試驗、飛機靜力試驗、飛發耐久試驗、半物理實物仿真試驗等大量地面試驗,并經過氣動性能、傾轉性能、操縱測試、組件測試等測試過程。相比之下,汽車行業的
80、可靠性和安全性要求相對較低。因此,汽車供應商需要進行技術上的轉型和相關能力儲備,以滿足航空行業的高要求。/航空領域的專業知識和技術航空行業有其獨特的工程知識和技術要求,包括飛行器的空氣動力學、航電系統、飛行控制系統等。相比之下,汽車行業的技術和知識與航空行業有所不同。因此,汽車供應商需要進行相關領域的技術轉移和知識儲備,以適應航空行業的要求。/廠商認可和市場信任航空行業上下游企業高度嵌套,從共同研發到量產上市,下游主機廠對上游供應商的資質認證和市場信任對于潛在汽車供應商進入航空市場至關重要。航空行業中的廠商和運營商更加注重合作伙伴的信譽和歷史記錄,需要對供應商的技術能力、質量控制和交付能力進行
81、嚴格的評估。對于汽車供應商來說,建立起航空行業的信任和認可需要時間的不斷積累與驗證。相較于eVTOL主機廠而言,汽車主機廠與上游供應鏈在研發與制造端的成本把控、風險管理、協同開發、供應鏈整合等方面具備天然優勢,在資源有限的前提下,可以更好地平衡產品性能、質量、成本與交付之間的關系,而這也是eVTOL主機廠最重要的核心技術和競爭壁壘。34保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告作為一種全新的純電推進飛行器,大眾認知和社會接受度是eVTOL成功商業化運行中前提中的前提。由于eVTOL充滿科技感的外形和全新的交通出行方式,讓公眾接受并愿意搭乘空中出租車絕非易事。具體而言,影響電動垂直出行市場
82、接受度的關鍵因素主要來自下列四大方面:/技術信任和安全保障電動垂直起降飛行器的安全性和可靠性是影響乘客接受度最重要的因素之一。類似新能源汽車在誕生初期人們對電池續航所帶來的里程焦慮一樣,乘客面對飛行器在空中的技術穩定性和能源連續性將深刻影響這個行業的發展與未來。/出行效率和便利性垂直出行可以避開地面交通擁堵,提供高速、直達的出行方式。對于短途出行或城市內的交通需求,在超過30公里以上的路程長度范圍內,垂直起降飛行器相較于汽車或有軌火車具有潛在的出行效率和便利性優勢。因受限于起降場布局等因素,垂直出行的第一和最后一公里的銜接體驗將深刻影響公眾對該出行方式的印象與偏好度。社會認知與公眾接受度/對隱
83、私和噪音的顧慮由于eVTOL主要在人口密度較大的市區穿梭,飛行器在運行過程中對地面居民和艙內乘客的噪音干擾將極大影響公眾對這一新興交通方式的接受程度。同時,隨著貨運eVTOL在民用領域的應用逐步增加,對住宅區居民隱私和生活的影響也是需要克服的難題。/價格和商業模式垂直出行的價格是影響整體行業規模和乘客接受度的重要因素之一?;谀壳暗慕洕约僭O,eVTOL在實現大規模商業化運營后,單位乘客的票價將顯著低于現行直升飛機的價格水平,但略高于豪華汽車的定價。此外,靈活的商業模式、綠色低碳的出行理念、便捷的預訂方式也能提升乘客的接受度。雖然目前垂直出行中國市場的乘客接受度還處于萌芽期,但隨著技術進步、市
84、場競爭和政策支持的推動,公眾對這一新興出行方式的接受度將不斷提高(圖4.1)。隨著更多的垂直起降飛行器進入市場,價格的降低和商業模式的創新,將有助于更多乘客選擇和接受垂直出行作為一種便捷、高效和環保的出行方式。19圖圖4 4.1 1(1%)(10%)(90%)?eVTOLeVTOL?eVTOL?2024-2026 2026-2030 2030-2040 2040 數據來源:保時捷管理咨詢分析圖4.1:eVTOL社會接受度演變過程示意35保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告作為一種全新中短途出行交通工具,eVTOL自誕生之日起便充滿了科技感與未來感。隨著未來電池技術、通訊導航等技術的
85、不斷發展,eVTOL將經歷從載貨到載人、從城郊向城內、從特需向日常、從公共服務向商業化私有化運營的進階蛻變。在電動化和智能化的加持背景下,未來eVTOL行業將更加考驗主機廠在機上娛樂、智能座艙等方面的產品功力,帶來區別于傳統燃油飛機更靜謐、更舒適、更便捷的多模式出行體驗。當前的eVTOL產業類似2014-15年左右的新能源汽車行業,處于產業爆發的前夜。我們相信,在監管機構、eVTOL上下游產業鏈、服務運營商、金融資本等各方共同努力下,eVTOL行業即將迎接一個屬于自己、生機勃勃、觸手可及的未來。結語35保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告36保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場
86、展望報告 eVTOL:指以電力作為飛行動力來源且具備垂直起降功能的飛行器,具有垂直起降、智能操作、快捷機動、低成本、低噪音、零排放、易維護、高安全等特點。UAM(Urban Air Mobility):根據美國NASA定義,城市空中交通(UAM)是指“在城市中用于客運或貨運的、安全高效的有人駕駛/無人駕駛(空中)交通工具系統”。就目前正在研制和演示驗證的飛行器來看,UAM專注于城市區域內或城際中短途運輸(3100千米),在高度100米以下的超低空或1001000米低空空域飛行,有人駕駛飛行器的駕乘人員在12人或5人以下(以目前的技術水平),城市內飛行基本采用電池(鋰電或氫燃料電池)供電的純電推
87、進,城際飛行則可能選取混合電推進。UTM(Unmanned Aircraf Trafc Management):即無人航空器交通管理,對飛行高度在120米以下的無人機航空器提供容量管理、流量管理、碰撞檢測與避撞管理和空中交通管制等服務。ATM(Air Trafc Management):對飛行中的民用航空器提供空中交通服務,包括空中交通管制服務、飛行情報服務和告警服務。型號合格證(Type Certifcate):適航取證三證之一 ,是適航當局根據適航規章頒發的,用以證明民用航空產品的設計符合相應適航規章的證件。這張通行證的作用在于對飛機的設計是否滿足適航標準進行認可。單機適航證(Airwor
88、thiness Certificate):適航取證三證之一,是適航當局對每架飛機制造符合性的批準。每一架出廠的飛機都需獲取此證,表示這一架飛機可以安全運營。這張通行證的作用在于確認每架飛機都是按照批準的設計和經批準的質量體系制造的。生產許可證(Production Certifcate):適航取證三證之一,適航當局對飛機制造符合性的批準?!爸圃旆闲浴笔侵负娇债a品和零部件的制造、試驗、安裝等符合經批準的設計。生產許可證是中國民航局經過審查申請人的質量控制資料、組織機構和生產設施后,認為申請人已經建立并能夠保持符合相關規定的質量控制系統,且其生產的每一架民用航空產品均符合相應型號合格證或型號設計
89、批準書、補充型號合格證或改裝設計批準書的設計要求后,所頒發的生產體系認證證書。關鍵概念解釋附錄37保時捷管理咨詢|2023中國垂直出行市場展望報告附錄參考文獻(01)數據來源:國家統計局(02)數據來源:保時捷咨詢分析(03)數據來源:滴滴豪華車、專家訪談、案頭研究(04)數據來源:保時捷管理咨詢分析(05)數據來源:中國民航局,中國民航局無人駕駛航空器空管信息服務系統,案頭研究(06)數據來源:保時捷管理咨詢分析(07)數據來源:保時捷管理咨詢分析,磐拓航空,案頭研究(08)數據來源:案頭研究(09)數據來源:百度人口遷移數據庫、國家統計局、Marklines(10)數據來源:攜程、滴滴豪華
90、車、中國通用航空發展報告、磐拓航空、專家訪談(11)數據來源:保時捷管理咨詢分析(12)數據來源:保時捷管理咨詢分析(13)數據來源:磐拓航空,保時捷管理咨詢分析(14)數據來源:案頭研究,保時捷管理咨詢分析(15)數據來源:保時捷管理咨詢分析(16)數據來源:保時捷管理咨詢分析(17)數據來源:保時捷管理咨詢分析(18)數據來源:保時捷管理咨詢分析(19)數據來源:保時捷管理咨詢分析作者聯系方式關于保時捷管理咨詢保時捷管理咨詢成立于1994年,作為全球知名跑車制造商保時捷公司的子公司,保時捷咨詢主要提供戰略與管理咨詢服務。保時捷從處理重大危機中累積了豐富的經驗和知識,因此決定將這些專業知識提
91、供給其他公司。謀于思,踐于行。作為一家擅長將戰略付諸實踐的全球領先咨詢公司,我們有一個明確的使命:在可衡量的結果基礎上創造競爭優勢。我們具有戰略性思考,并始終采取務實的行動。我們始終以人為本,堅持原則。這是因為,只有依靠與客戶及其員工的良好合作才能帶來成功。只有當我們激發每個人的熱情,讓他們做出必要的改變,我們的目標才能實現。董鈞天保時捷管理咨詢 合伙人董鈞天 juntian.dongporsche-呂東澤保時捷管理咨詢 高級咨詢顧問保時捷管理咨詢微信公眾號保時捷管理咨詢官方網站保時捷管理咨詢領英主頁保時捷管理咨詢www.porsche-|2023 年保時捷管理咨詢版權所有中國上海市浦東新區世紀大道 826 號 13 樓斯圖加特|漢堡|慕尼黑|柏林|法蘭克福|米蘭|巴黎|圣保羅|亞特蘭大|貝爾蒙特|上海|北京