《保時捷管理咨詢:2025新興產業瞭望白皮書系列:低空經濟-駕乘低空經濟新風暢享新質出行體驗(50頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《保時捷管理咨詢:2025新興產業瞭望白皮書系列:低空經濟-駕乘低空經濟新風暢享新質出行體驗(50頁).pdf(50頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、駕乘低空經濟新風暢享新質出行體驗新興產業瞭望/聯合發布單位2保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗關于中國航空學會中國航空學會是由航空航天科學技術工作者及相關領域的單位自愿結成并依法登記成立的全國性、學術性、非營利性法人社會團體,是中國航空工業的專業學術組織,旨在促進航空科技的發展和創新,服務航空行業的發展和應用。關于中國汽車工程研究院檢測工程事業部中國汽車工程研究院股份有限公司檢測工程事業部擁有國家機動車質量檢驗檢測中心(重慶)、國家汽車質量檢驗檢測中心(廣東)、國家智能清潔能源汽車質量檢驗檢測中心三大國檢中心,擁有智能汽車安全技術全國重點實驗室等科研平臺。關于天翎科天翎科航空科
2、技(上海)有限公司是一家空中專車 eVTOL(電動垂直起降飛行器)整機設計制造商,致力于用高安全、高性能、低噪聲的傾轉涵道翼飛行器構建未來城市空中交通網絡,實現高品質的空中出行。摘要3保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗/01 市場以 eVTOL 為代表的低空經濟成為新質生產力和新增長引擎代表,行業賽道持續火熱,預計 2030 年前后將形成一個近萬億規模的龐大市場/02 商業化運營成本與應用場景與傳統交通方式相比較,eVTOL 在商業化運營單位成本上極具優勢,預計純電構型單臺每公里綜合運營成本將在 9.2-15.7 元之間,混動 eVTOL 單臺每公里綜合運營成本將低至 7 元我
3、們預計,以 eVTOL 為主要交通載具的商業化運營將首先城內/城際(無人)物流運輸、短途載人運輸和載人觀光旅游等場景鋪開。隨著產業鏈和社會接受度逐步提高,市內通勤與城際交通將成為未來最大細分應用場景/03 eVTOL 主機廠eVTOL 飛行器的研發與制造橫跨多個學科且高度復雜,前期投入大,回報周期長。目前 eVTOL 主機廠在著力攻關高壓電氣動力系統和動力架構等共性技術難題。對主機廠而言,從產品構型選擇上,堅持長期主義,審慎選擇技術路線;從產業鏈垂直整合上,深入產業鏈上游,掌握核心技術;從產品規劃與定義上,精準理解用戶需求,抓準市場進入的時機和方式,將是決定主機廠成敗的關鍵所在/04 低空經濟
4、產業鏈eVTOL 飛行器量產價格與后期運維成本將成為決定該行業成敗的關鍵因素之一。新能源汽車等行業發展經驗與成熟產業鏈切入 eVTOL 賽道將為行業帶來巨大規模效應和降本抓手。用戶應用場景的多樣性與產業鏈相關技術的不斷成熟將不斷突破產品性能邊界,碳纖維機身、固態電池等領先技術將在 eVTOL行業迎來大規模商業化落地契機。同時,端到端的數據安全合規與保障在后期商業化運營中對保障飛行安全和用戶隱私也異常重要。另外,eVTOL 飛行器對低空大氣環境影響劇烈,合理的機型選擇和飛行計劃安排對未來商業化運行密度和運營效率至關重要 專家寄語時代潮涌:4保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗低空經
5、濟在我國發展新質生產力大潮中脫穎而出,它將對中國經濟全局以及長遠發展產生重大影響。發展低空經濟要以技術創新與場景拓展的深度融合引領產業升級,要持之以恒長期培育耐心經濟,從而催生低空經濟新技術、新產品、新業態。布局發展低空經濟可以帶動基礎設施投資和制造業、服務業、文旅業等相關產業發展,促進消費升級,形成新的經濟增長引擎。-中國航空學會今天的技術基礎和全新的應用場景,正在雙向驅動低空航空器向完全區別于傳統航空器的形態進化。這不僅是技術的革新,更是理念的顛覆。只有積極探索、勇于實踐、敢于突破才能占據先機;同時認真研究、詳盡驗證、久久為功才能最終實現。-楊世春,北京航空航天大學交通科學與工程學院院長近
6、年來,新型航空器 eVTOL 在全球的迅速發展正成為推動未來交通變革的重要載體。eVTOL 在電動新能源、智能網聯、無人駕駛方面與汽車產業供應鏈高度重疊,不僅降低了 eVTOL 的研發和生產成本,還加速了其商業化進程;未來,交通級 eVTOL 在低空融合空域運行環境的復雜性更接近于現有地面交通,汽車行業基于交通工具-消費者-應用場景的安全生態體系,可以為未來 eVTOL 的規模健康發展提供很好的借鑒。中國汽研作為國家級科研平臺和載運工具檢驗檢測機構,將致力于eVTOL的高質量適航檢驗檢測,促進立體交通產業健康可持續的融合發展。-周建文,中國汽研檢測工程事業部副總經理在國家政策的大力支持和地方政
7、府的積極推動下,中國低空經濟正迎來歷史性發展機遇,從 2D 向 3D交通轉變是大勢所趨,eVTOL 必將成為未來城市和城際空中交通的主力軍。中國面積廣大,地理特征和經濟發展不盡相同,各地政府和相關投資機構也必將根據當地特點,有針對性的推動低空產業在地方的落地。-宗佩民,華睿投資董事長作為低空經濟最早的投資人和并購人,我有幸見證了這個行業的早期發展,從愿景和概念到產品落地。從風險投資的角度來看,現在是最佳的入場時間,行業的爆發就在未來的 3-5 年間。而中國有機會領先新能源航空領域這一新的賽道,也必將誕生一批獨角獸企業。-李軼梵,前吉利集團 CFO當今世界,氣候變化和能源危機日益嚴峻,航空電動化
8、是一個重要發展趨勢,中國作為一個負責任的大國,需要有能力為地區和世界輸出解決方案,發展 eVTOL 等低空航空器是這一解決方案的關鍵所在。中國應在eVTOL等低空航空器的關鍵技術研究、產品研制和應用方面走到世界的前列!-鄭日恒,國際宇航科學院院士 目錄5保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗前言0601大鵬一日同風起,扶搖直上九萬里中國 eVTOL 未來市場藍圖08近一年來主要宏觀政策變化eVTOL 應用場景與客戶需求運營商視角下的商業化運營成本測算商業化路徑發展之思中國市場未來可期091114172102長風破浪會有時,直掛云帆濟滄海 eVTOL 主機廠的制勝之道25不同構型設計
9、帶來的商業化機遇與挑戰非傾轉構型與傾轉構型之比較開放式螺旋槳與涵道風扇之比較純電、增程與氫能能源路線之比較中國及世界主要 eVTOL 主機廠近期進展eVTOL 主機廠成功要素24252628303103千磨萬擊還堅勁,任爾東西南北風 eVTOL 產業鏈發展之道36主要子系統產業鏈發展趨勢與制勝要素eVTOL 產業鏈未來發展關鍵方向3743結語46/前言資料來源:乘聯會,案頭研究圖1:中國新能源汽車市場滲透率概覽 注:新能源版塊含純電動、狹義插電混動和增程式三類能源路線市場份額。單位:萬輛6保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗作為保時捷管理咨詢新興產業瞭望的系列白皮書之一,2023
10、 中國垂直出行市場展望報告發表以來受到社會各界的廣泛關注。過去一年,中國及世界范圍內低空經濟蓬勃發展,尤其自 2023 年 12 月中央經濟工作會議將低空經濟納入戰略性新興產業和新質生產力代表行業之一后,低空經濟正式上升為國家戰略,政府、eVTOL 主機廠、產業鏈、生態體系伙伴、金融機構等各方通力協作有力地促進了行業的快速發展。作為區別于傳統交通方式的新物種,eVTOL 依托其安全、環保、經濟、高效等獨特優勢,已在低空旅游、農林作業、空中物流等領域展現出巨大潛力。同時,eVTOL 產品的發展將持續推動空氣動力學、飛行力學、結構力學、仿生學、材料學、計算機控制等多學科交叉融合發展。面向未來,其在
11、緩解城市交通阻塞、提升城市應急響應能力、推動航空業互補發展乃至國防軍事領域都將擁有無可比擬的巨大潛力。誠然目前低空產業仍處于早期探索和市場培育階段,但縱觀歷史我們相信,未來 eVTOL的發展路徑將與新能源汽車發展路徑存在相似性,蘊含豐富的早期投資機會。我們認為當前 eVTOL 所處階段或類似于新能源汽車2010-2013 年期間,此時新能源汽車處第一輪推廣應用階段。該階段國家戰略層面提出汽車業電動化技術轉型戰略,明確新能源汽車為戰略新興產業。而到 2024 年上半年,中國占世界新能源汽車份額已經超過 65%,7月份新能源乘用車批發量占當月乘用車總銷量更是超過 50%,正式標志著新能源汽車在過去
12、十余年間政策引導下的快速崛起,從“少數派”成長為“多數派”(圖 1)。99.9%20130.4%99.6%20141.6%98.4%20152.1%97.9%20163.1%96.9%20175.3%94.7%20185.6%94.4%20196.8%93.2%202013.8%86.2%202126.0%74.0%202233.8%66.2%202343.2%56.9%2024年1-7月新能源燃油0.1%1,9702,1152,4382,4722,3711,7932,0182,1482,3562,6061,1562,144中國乘用車累計銷量市場培育期快速爆發期圖圖1.中中國國新新能能源源汽汽
13、車車市市場場滲滲透透率率概概覽覽資料來源:乘聯會,案頭研究7保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗隨著汽車電動化浪潮逐漸步入中局,電池技術的不斷進步帶來續航里程的不斷增加,充電時間逐漸縮短,為智能化設備在車端穩定運行提供了持續可靠的能源基礎。電動化促使汽車的電子電氣架構從分布式架構向集中式架構轉變,從而更好地將車輛控制功能集中到少數幾個高性能計算平臺上,提高了數據處理效率和系統協同工作能力,為智能化時代下自動駕駛、智能座艙等復雜場景應用提供了強大算力支持和數據傳輸保障。另外,電動化浪潮在供應鏈端帶來關鍵零部件的技術成熟和成本降低,車企可在不大幅提高售價甚至降價的情況下為車輛配置更多
14、智能化設備與功能。銷量的提升反過來進一步促進了技術迭代與軟硬件的持續降本。終端消費者在面對全新定義的汽車產品時,更加追求智能、便捷、個性化的產品交互體驗,從而不斷推高社會對汽車智能化的接受度和期待水平,在需求端加速了新能源汽車的智能化浪潮。如今,eVTOL 作為低空經濟的代表力量,行業整體已經完成了從 0 到 1 的開拓,商業化進程蓄勢待發,正以前所未有的速度塑造未來的四維立體交通格局,并在發展過程中呈現出與新能源汽車相似的政策依賴性與市場潛力。而與汽車行業不同的是,eVTOL 產品自誕生起就對飛行器的安全性、可靠性和運行環境的成熟度等存在更高要求,產品的性能指標以及對環境的適配性勢必將在 e
15、VTOL行業商業化時期成為產品競爭力最重要的衡量因素。隨著 eVTOL 的商業落地,飛行器與公眾的接觸將越來越頻繁密切,它不再是遠離人們日常生活的獨立個體,人們的觀念和法規的關注點也將逐漸從飛行器本身延伸到機外環境和對公眾的影響,融入人們的日常生活成為eVTOL 產品的必要條件。本文將在第一版白皮書的基礎上,圍繞 eVTOL市場前景、商業運營、構型路線、產業鏈發展等維度帶來保時捷管理咨詢最新洞察成果,以期為行業的快速健康發展貢獻綿薄之力。8保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗大鵬一日同風起扶搖直上九萬里中國 eVTOL 未來市場藍圖01自 2023 年下半年以來,隨著垂直起降產業
16、的快速發展,全球頭部 eVTOL 主機廠在產品研發、試飛驗證、審批取證等階段取得較快進展。隨著產業政策逐步推出和落地,行業內生態合作伙伴紛紛入局,展現出萬物競發、百舸爭流的蓬勃景象?;诒r捷管理咨詢相關行業經驗,結合業內專家輸入,我們可以逐漸勾勒出一幅更切實可行、回報可期的商業化前景。資料來源:民航局,中國政府網,保時捷管理咨詢整理圖2.近一年來中國eVTOL標志性政策進展促進因素主要進展空域開放2023 年 11 月,民航局發布了中華人民共和國空域管理條例(征求意見稿),在真高300米以下畫設了G類非管制空域。新的劃分方法有利于低空飛行器在非管制空域靈活飛行。2024 年 11 月,中央空
17、管委將在合肥、杭州、深圳、蘇州、成都、重慶六市開展 eVTOL 試點,600 米以下空域管理權部分授權地方政府,相關地方政府需承擔更多管理責任?;ㄖ谓刂?2023 年底,全國共建成飛行服務站 32 個,已有 28 個已經通過地區管理局的符合性檢查,已有 27 個實現了與區域信息處理系統的互聯互通。法規完善2023 年 5 月,國務院、中央軍委頒布無人駕駛航空飛行管理暫行條例,并將于 2024年 1 月 1 日起正式實施,標志著我國無人機產業將進入“有法可依”的規范化發展新階段。產業政策推動2024 年 2 月,深圳市政府正式實施深圳經濟特區低空經濟產業促進條例,是全國首部低空經濟產業促進專
18、項法規。審批加速2024 年 4 月,億航智能獲得全球首張 eVTOL 生產許可證,成為全球首家三證齊全的低空飛行器的生產商。9保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗參考新能源汽車產業歷史發展,中央與地方政府出臺了一系列政策鼓勵產業發展,同時監管條例逐漸清晰。隨著eVTOL技術與商業邏輯逐漸清晰,上下游產業鏈快速發展,自2023年9月以來,國家和地方層面均出臺了多項鼓勵低空載人飛行器產業發展的相關政策與法規。在2023年12月召開的中央經濟工作會議中明確提出:“一是以科技創新引領現代化產業體系建設打造生物制造、商業航天、低空經濟等若干戰略性新興產業”,這標志著低空經濟產業正式上升至
19、國家戰略層面,作為新質生產力的代表,低空經濟已成為推動中國經濟轉型升級、培育新動能的關鍵領域。2024年3月,低空經濟首次被寫入政府工作報告,并被賦予了“新增長引擎”的重要地位。報告明確指出要“發展低空經濟,推動通用航空和無人機產業健康發展”。同月,工信部、科技部、財政部、民航局四部門聯合發布了 通用航空裝備創新應用實施方案(20242030年)。該方案提出,到2030年通用航空裝備將全面融入各個領域,推動低空經濟成為經濟增長的重要動力,預計形成萬億級市場,表明頂層政策設計顯著提速。低空空域管理的多輪試點和改革為低空經濟的爆發奠定了堅實基礎。隨著低空空域管理權責逐漸下放至地方政府,責權統一的問
20、題基本解決。同時,新空域分類方法進一步細化了空域劃分,放寬了對G/W空域的管制,為低空經濟的發展鋪平了道路(圖2)。近一年來主要宏觀政策變化/資料來源:中國政府網,案頭研究圖3.各級政府部門大力支持低空經濟發展政策節選10保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗在適航審定領域,相較于美國聯邦航空局(FAA)和歐洲航空安全局(EASA),我國在推進無人駕駛載客eVTOL的適航取證工作上展現出了更為積極的態度。截至目前,FAA與EASA尚未頒發民用無人駕駛載客eVTOL的適航證,而我國在這一領域已取得了顯著進展。通過民航局今年持續優化低空航空器的審定流程,目前已有兩型eVTOL通過適航認
21、證,我國在低空飛行領域的適航審定積累的經驗已處于國際領先地位。審定經驗的積累和流程優化為低空經濟的發展奠定了堅實基礎。2024年10月14日,15個城市聯手多家企業宣布共建低空經濟生態圈。這15個城市將與電信運營商合作,利用5G和北斗高精度定位技術開發低空飛行路線和示范區,打造集通信、導航、遙感和空域監管于一體的低空網絡。通過建設低空綜合運營平臺,推廣飛行監管、低空物流、應急救援等應用,計劃到2025年實現100個低空經濟標桿項目。這意味著低空經濟正從政策中的概念向實際應用加速落地。15城共建低空經濟生態圈不僅能夠完善技術和基礎設施,還能夠擴展低空飛行器的應用場景并為行業帶來示范效應。2024
22、年11月18日,中國航空運輸協會通航業務部、無人機工作委員會在2024國際電動航空(昆山)論壇上透露,中央空管委即將在六個城市開展eVTOL試點,六個試點城市初步確定為合肥、杭州、深圳、蘇州、成都、重慶。試點文件對航線和區域都有相關規劃,對600米以下空域管理權部分授權地方政府,意味著相關地方政府需承擔更多管理責任,同時也有助于提高地方政府投資積極性,并為其他城市布局低空經濟提供相關參考。2024年12月25日,發改委牽頭交通、民航、工信、公安等部門,宣布低空經濟司正式掛牌成立,這將有助于在政策制定、行動落實、產業協同等方面做到統籌一致,也有利于幫助低空經濟健康有序地發展。國家層面的重視、配套
23、政策法規的完善加上各級地方政府的全方位支持標志著技術、政策、市場三方面的力量正在合力推動低空經濟進入高速發展階段(圖3)。頂層設計政策法規地方政府積極響應國家綜合立體交通網規劃綱要2023年中央經濟工作會議2024年政府工作報告通用航空裝備創新應用實施方案(2024-2030年)無人駕駛航空器飛行管理暫行條例國家空域基礎分類方法民用無人駕駛航空器運行安全管理規則中華人民共和國空域管理條例(征求意見稿)深圳市支持低空經濟高質量發展的若干措施合肥市低空經濟發展行動計劃(2023-2025)北京市促進低空經濟產業高質量發展行動方案(2024-2027年)(征求意見稿)廣州市低空經濟發展實施方案國務院
24、 2021.2構建現代化高質量國家綜合立體交通網國務院 2023.12:大搞低空經濟等若干戰略性新興產業國務院 2024.3:積極打造低空經濟等新增長引擎工信部、科技部、財政部、民航局 2024.32027年,無人化、電動化、智能化新型通航裝備在城市空運、物流配送、應急救援等領域實現商用低空經濟將在2035年左右形成萬億級市場規模國務院、中央軍委 2023.5我國無人駕駛航空器管理的第一步專門行政法規民航局、國家空管委 2023.12低空空域管理改革,放開低空空域交通運輸部 2023.12適航/操作員/運行等鏈條管理中國約有30個?。ㄊ?、自治區)將低空經濟等相關內容寫入政府工作計劃,為eVTO
25、L運營提供了利好的政策法規、大力的資金支持和補貼、以及基礎設施和運營場地的支持,為建立可持續的低空生態系統鋪平了道路北京、深圳、廣東、廣州、合肥、無錫、湖南、四川、山西、武漢、珠海、杭州、南京、蘇州等資料來源:EASA,2021年歐洲城市空中交通的社會接受度研究單位:%,n=188個受訪者提及了“社會接受度”關鍵詞圖4.eVTOL社會接受度影響因素11保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗eVTOL作為城市空中交通的載運工具,可滲透到人口密集的城市中心,開展點對點的交通運輸?;?021年歐洲航空安全局(EASA)的市場調研(圖4),公眾對城市低空交通方式的顧慮主要圍繞噪音、安全性
26、等因素,同時,對視覺和環境的干擾、隱私性等因素同樣值得重視。11817655433222222222噪音安全隱私性對自身或社區的利益視覺干擾環境影響更多的出行選擇對高科技的親切感數據安全顧慮可感知的價值信賴共享性及意愿道德風險對工作丟失的顧慮對經驗缺乏的顧慮錯誤使用飛行器價格包括(但不限于)噪音、視覺污染、空氣污染、土地占用、生態系統破壞、水和土壤污染、氣候影響、自然資源破壞等eVTOL應用場景與客戶需求/12保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗為滿足可持續、可以盈利的商業化運營,我們認為至少有五個關鍵條件需要滿足:實用性:eVTOL需要滿足多樣化的出行需求,具備更大的續航里程,
27、解決人們的里程焦慮。具有單次補能多次起降的能力,執行復雜的接駁任務。多種艙內布局適配不同的應用場景。合理價格:eVTOL的使用成本必須遠低于直升機,匹配更大受眾群體地面出行的價格區間。高效率:eVTOL需要實現相比現有的交通方式顯著更優的效率。這包含了盡可能地縮短地面接駁的時間,簡化上機流程,以更快的飛行速度到達目的地。安全性:eVTOL不能對機上和地面的生命安全造成威脅。不同于傳統飛行器的運行環境較為偏遠,與大眾的日常生活隔離,eVTOL將在城市人口稠密區域運行,飛行器除了需對機上人員的安全性提供保障之外,也需要保證整體運行環境的安全。乘坐體驗:eVTOL需要具備優于直升機和小型固定翼飛機的
28、乘坐體驗,飛行更穩定、艙內噪音低,同時eVTOL的起降不能對地面社區造成噪聲污染。具體從應用場景而言,目前eVTOL涉及下列多個領域和不同的客戶群體,對應了不同的用戶需求。對于載人類eVTOL而言,主要有下列應用場景和用戶需求:市內通勤:主要解決城市居民和商務人士的城市交通擁堵問題,提供快速、便捷的短途城內或城郊通勤服務。城際交通:為城市間的通勤者提供城市間快速連接,擴大人類的一小時生活半徑。滿足城市群更高效的商務差旅需求,實現一天多城的工作節奏。在地面交通不便的區域,如偏遠地區或島嶼等,可提供班次化的出行服務,滿足當地居民或者到訪旅客的出行剛需。醫療救援:針對醫療機構、急救服務等用戶提供快速
29、醫療人員和醫療器械運抵急救現場,或將重癥患者快速轉移至醫院的服務。消防應急:為消防部門提供快速響應火災與救援服務,進行空中滅火和救援作業。警務巡邏/城市安防:為政府機構開展空中巡邏、治安安防、監控搜索等公共任務提供便捷。旅游觀光:對于旅游行業、游客等群體提供獨特的空中游覽體驗,增強旅游吸引力,增加旅游收入。警務安防物流配送醫療與消防救援觀光旅游市內通勤城際交通場景描述通常不涉及重型裝備或大規模人員運輸需求,eVTOL 在市區環境以中低速飛行,但因巡邏需持續數小時時間,對飛行器最大航程提出較高要求在非人口密集區以特殊場景/支線物流配送為主,在人口密集區以市內配送/“最后一公里”為主eVTOL 飛
30、行器需攜帶醫療設備、救護人員、傷員等,對飛行器載荷提出較高要求。同時,救人、救火等場景對飛行器飛行速度和航程也提出較高要求景區、游樂園等場地開展空中旅游服務,游客可通過 eVTOL 體驗一覽眾山小的美景,如深谷、高峰、瀑布、荒島等取代傳統出租車等形式,滿足乘客按需、點到點的出行。一般乘客攜帶手提行李或以團體形式出行,eVTOL 需高頻穿梭于城市復雜地形常見于中短途跨城交通場景,主要取代汽車、短途高鐵等交通工具,乘客一般會攜帶行李,對出行時效性要求不一一般運行高度(m)0-120 市內 0-120 為主,城郊 0-600 為主 0-600 0-600 0-600 0-600最大時速(km/h)8
31、0-150 市內 80-120 為主,支線 150 200 80-120 80-150 200續航里程(km)20-50 支線 300 km1,市內 100km1 200-400 20-50 50-100 200-400環境適應性 可在一般天氣下起降 可在較惡劣天氣條件下起降 可在極端天氣下起降 可在天氣良好時起降 可在一般天氣下起降 可在一般天氣下起降低空運行安全性 常在人口密集城區運行 視配送場景而定 視救援場景而定 常在人煙稀少地區運行 常在人口密集城區運行 在人口密集/稀疏區運行運行噪音 夜間噪音需小于 45 dB晝間噪音需小于 55 dB 支線物流對噪音要求極低市內物流參考市內通勤噪
32、音標準 通常對噪音要求較低 地面對噪音要求較低 夜間噪音需小于 45 dB晝間噪音需小于 55 dB 夜間噪音需小于 50 dB晝間噪音需小于 60 dB低空運行經濟性 對運營成本要求較低 對運營成本要求極高 對運營成本要求較低 對運營成本要求較高 對運營成本要求較高 對運營成本要求較高資料來源:專家訪談,案頭研究1.滿載時續航里程。圖5.eVTOL商業化初期主要應用場景與對應需求13保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗除載人類eVTOL,載物類eVTOL還可以提供城市物流配送、農業作物檢測與農藥噴灑、國防軍事防衛打擊等重要服務。隨著技術不斷成熟、綜合成本不斷降低,預計低空經濟還
33、將有更多全新場景涌現。鑒于短期內市場規模潛力與社會影響力,我們詳細總結了下列六大應用場景對應的用戶需求、部分法律監管要求及飛行器的性能參數邊界(圖5)。資料來源:保時捷管理咨詢分析單位:人民幣圖6.混合動力eVTOL商業化運營單臺每公里成本估算14保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗運營商視角下的商業化運營成本測算作為區別于傳統交通工具的新質載體,運營經濟性的成功對于eVTOL的可持續健康發展至關重要。而作為行業內對全生命周期總擁有成本較為敏感的用戶,低空經濟的運營服務提供商在城內通勤、城際交通等大規模應用場景下扮演著舉足輕重的作用。雖然整個低空經濟產業發展尚處于早期,但本文希望
34、通過探討運營商視角下eVTOL業務的商業經濟性,進一步識別商業化運營過程中可能存在的機遇與挑戰。財務測算將基于保守、中性和樂觀三大情境下對應的參數變量與典型取值。同時,具體變量的數值計算亦著重參考了現有通航、民航等成熟行業內財務測算的部分通行算法。另外,鑒于不同構型、不同能源路線的eVTOL飛行器在巡航速度、最大航程、最大載荷、能耗效率等方面均存在差異,本文成本測算的主要前提假設具體參見附錄1?;诩僭O,我們可以得到下列三種針對單臺混動eVTOL飛行器在單位里程下的運營成本測算結果,具體見圖6。1樂觀場景中性場景保守場景飛行器運維折舊(41%)服務提供商費用(25%)2.039.627.947
35、.030.140.560.701.261.050.840.910.210.031.400.490.210.350.630.350.140.280.350.210.07飛機擁有成本電機折舊增程器折舊導航/空管服務局方適航認證費用機場起降及地面服務費飛機保險、機票銷售等費用運營成本合計電池折舊運營人員飛機擁有成本飛機保險、機票銷售等費用導航/空管服務運營成本合計電池折舊電池折舊航空油料消耗運營人員電力消耗飛機擁有成本維修(材料與人工費)運營人員(飛行員)飛機保險、機票銷售等費用運營成本合計資源消耗(34%)變動直接運營成本固定直接運營成本間接運營成本/資料來源:保時捷管理咨詢分析1.鑒于私人出行特
36、點,其載荷系數(load factor)均未設值。2.假設滿座。3.空中飛行交通方式(如商業航班)飛行距離按1.4倍等效地面交通路線長度換算。圖7.各類出行方式單位運營成本比較15保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗01基于給定假設前提、飛行器構型等條件下的單臺eVTOL每公里運營成本可低至7-9.6人民幣/公里,而按一臺eVTOL可搭載5名乘客計算,每公里每座成本將低至1.41-1.92元/公里/座,與傳統交通方式在單位里程單位乘客的計算口徑上相比具備較高成本競爭力(圖7)。事實上,基于當前假設條件,以直線距離約100公里的旅程計算,如通過上述分析,我們至少可以得到以下四點洞察
37、:1各各類類出出式式運運營營成成本本比比較較基于保守、中性、樂觀三種場景圖圖7 7.各各類類出出式式單單位位運運營營成成本本比比較較資料來源:案頭研究,保時捷管理咨詢分析1.鑒于私出特點,其載荷系數(load factor)均未設值。2.eVTOL載荷系數取1.7。按單臺eVTOL包含5個座位計算。3.空中飛交通式(如商業航班)飛距離按1.4倍等效地面交通路線長度換算。私私出出1 1按按需需固固定定航航線線交交通通式式2 2固固定定頻頻次次固固定定航航線線交交通通式式26.617.515.414.05.6出租車奧迪A8 保時捷911UberX眾爾夫eVTOL HeVTOL單單臺臺每每公公里里運
38、運營營成成本本3 3(民民幣幣)9 9.2 27 742.028.021.0直升飛機私飛機4開放式螺旋槳飛機eVTOLHeVTOL1 1.8 85 5-3 3.1 14 43.782.101.400.700.56燃油公交車城際鐵車城際巴商業航班eVTOLHeVTOL每每公公里里每每位位乘乘客客運運營營成成本本(民民幣幣)每每公公里里每每位位乘乘客客運運營營成成本本3 3 (民民幣幣)1 15 5.7 71 17 7.0 03 39 9.6 62 21 1.4 41 1-1 1.9 92 21 1.8 85 5-3 3.1 14 41 1.4 41 1-1 1.9 92 2私人出行1按需固定航線
39、交通方式2固定頻次固定航線交通方式26.617.515.414.05.6出租車奧迪A8保時捷911UberX大眾高爾夫eVTOLHeVTOL單臺每公里運營成本3(人民幣)9.2742.028.021.0直升飛機私人飛機4開放式螺旋槳飛機eVTOLHeVTOL1.85-3.143.782.101.400.700.56燃油公交車城際高鐵火車城際大巴商業航班eVTOLHeVTOL每公里每位乘客運營成本(人民幣)每公里每位乘客運營成本3(人民幣)15.717.039.621.41-1.921.85-3.141.41-1.92飛行器運維與折舊成本占到總運營成本的41%,是第一大成本項。受制于尚不完善的供
40、應鏈體系,現有eVTOL主機廠在關鍵系統和零部件的開發采購過程中,仍需大量依賴已有航空航天體系中的成熟供應商。而相對較小的采購量和較長的開發認證周期,又無法帶來較好的規模經濟效果eVTOL單座票價按140-240元售賣,其票價已與同期售賣的高鐵復興號商務座(全價票約人民幣160元)相當,具有極強的市場競爭力。而140元-240元的票價建立在運營商10%毛利率的基礎上采取成本加成定價得出,相較于傳統民航客機個位數的毛利率水平已有巨大優勢。應,導致飛行器BOM成本高昂,從而推動了飛行器全生命周期總擁有成本和關鍵零部件更換及大修的費用。中長期看,隨著產業鏈逐步完善和規模經濟效應持續釋放,我們預計將迎
41、來飛行器售價和運維成本的逐步下降。02資料來源:保時捷管理咨詢分析單位:人民幣圖8.純電eVTOL商業化運營單臺每公里成本估算16保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗基于現有測算假設前提,各項運營成本開支中,飛行器運行中對能源、人力等資源的占用和消耗占比為34%,為第二大成本開支項。而能源消耗中,因發動機耗油帶來的成本又占到了資源消耗總成本的47%。如果飛行器能源路線更換為純電,在相同續航里程的情況下,預計將帶來約60%的能源消耗節降。但與此同時,現有的動力電池技術水平對于100公里的航程來說,單次充滿電情況下最多支持2次起降,高度依賴地面充電基礎設施,無法滿足有多次起降要求的復
42、雜接駁任務。其次,頻繁的電池充放電次數循環會加速電池老化,進而增加了電池折舊的成本。因此,雖然純電路線相較于增程路線具有單位能耗上的優勢,但在考慮到電池折舊成本后的總運營成本,純電飛行器的經濟性表現遠不如混動飛行器(圖8與圖9)。與傳統民航和新能源汽車等產業類似,更高的資產利用率和更高的智能化水平將為運營商帶來進一步降本空間。我們預計,在eVTOL商業化運營初期,鑒于社會接受度、法規監管、消費者心理等多方因素,eVTOL商業化運營將以有人駕駛的方式進行。隨著低空配套服務體系的逐步完善、自動駕駛技術的不斷成熟,中長期看,商業化運營將逐步從有人向無人轉變?;陬愃七壿?,受限于用戶需求、社會接受度、
43、安全保障要求等因素逐步成熟,eVTOL機隊資產利用率也將逐步提升,“空中出租車”的美好愿景也將逐步變成現實。0304資料來源:保時捷管理咨詢分析圖9.純電與增程eVTOL部分直接運營成本1比較1 基于保守場景測算單位:人民幣/公里/臺1經經濟濟性性測測算算匯匯總總-純純電電圖圖8 8.純純電電e eV VT TO OL L商商業業化化運運營營單單臺臺每每公公里里成成本本樂觀場景中性場景保守場景飛行器運維折舊(73%)服務提供商費用(14%)0.9115.7112.429.270.560.701.269.310.840.210.031.400.491.820.350.630.350.142.52
44、0.350.210.07導航/空管服務飛機保險、機票銷售等費用飛機擁有成本運營人員電池折舊運營成本合計飛機保險、機票銷售等費用機場起降及地面服務費局方適航認證費用導航/空管服務電機折舊飛機擁有成本運營人員維修電池折舊電力消耗運營人員飛機保險、機票銷售等費用運營成本合計電池折舊運營成本合計飛機擁有成本資源消耗(14%)變動直接運營成本固定直接運營成本間接運營成本1每每公公里里單單臺臺運運營營成成本本及及變變動動幅幅度度1 基于保守場景測算資料來源:保時捷管理咨詢分析0.569.310.910.91eVTOL2.17(+138%)1.05(-89%)0.56(+0%)HeVTOL能源消耗電池折舊增
45、程器折舊MRO(材料費與人工費)10.784.69-56.5%17保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗基于eVTOL應用場景、相關方需求、運營經濟性測算及現有構型的核心技術優勢,我們可以大致勾勒和匹配出主流應用場景下相對適配的eVTOL構型(圖10)。運行環境非人口密集區域(參考 EASA SC-VTOL Basic Category 對飛行器的安全性要求)主要適配構型人口密集區域(參考 EASA SC-VTOL Enhanced Category 對飛行器的安全性要求)主要適配構型觀光旅游 用于景區觀光 對運營成本較敏感 對續航、時速、噪音、起降場地等相對要求不高 用于城市觀光
46、 對運營成本較敏感 對續航、時速要求不高,但對噪音、起降場地要求高市內通勤-用于城市內/城郊擺渡 對運營成本較敏感 對續航、時速要求不高,但對噪音、起降場地要求高城際交通 用于跨城郊區-郊區擺渡 對運營成本一般敏感 對噪音、起降場地要求不高,但對續航、時速要求高 用于跨城的城區/城郊擺渡 對運營成本一般敏感 對噪音、起降場地、續航、時速要求均高醫療/消防救援 用于不確定環境下的醫療/消防救援 對運營成本不敏感 對噪音、起降場地、續航、時速要求均高 同左警務巡邏安防 用于郊區警務巡邏安防任務 對運營成本相對不敏感 對噪音、起降場地要求不高,但對續航、時速要求高 用于城區警務巡邏安防任務 對運營成
47、本相對不敏感 對噪音、起降場地、續航、時速要求均高物流 用于特殊場景/支線物流運輸 對運營成本十分敏感 對噪音、起降場地要求不高,但對續航、時速要求高 用于跨城配送/城內配送 對運營成本十分敏感 對噪音、起降場地、續航、時速要求均高國防軍事 用于不確定環境下的不同任務 對運營成本不敏感 對噪音、起降場地、續航、時速要求均高 同左多旋翼型傾轉構型開放式螺旋槳型傾轉構型開放式螺旋槳型傾轉構型涵道風扇型傾轉構型開放式螺旋槳型傾轉構型開放式螺旋槳型傾轉構型涵道風扇型傾轉構型涵道風扇型傾轉構型涵道風扇型傾轉構型涵道風扇型復合翼型非傾轉構型傾轉構型多旋翼型涵道風扇型復合翼型非傾轉構型傾轉構型多旋翼型復合翼
48、型非傾轉構型傾轉構型多旋翼型復合翼型非傾轉構型傾轉構型多旋翼型涵道風扇型復合翼型開放式螺旋槳型涵道風扇型開放式螺旋槳型涵道風扇型資料來源:案頭研究,保時捷管理咨詢圖10.eVTOL應用場景與適配構型分析商業化路徑發展之思/構型大類細分構型 1細分構型 2非傾轉構型18保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗我們預計,大規模eVTOL商業化運營將首先建立在現有的通用航空運營場景之上,利用現有的基礎設施、遵循現行的運行法規,能夠快速地實現飛行器的落地應用?;诋斍案鱡VTOL廠商構型取證和落地進度,首先將在載人觀光旅游、載人短途運輸以及各類載物場景下鋪開。對于載人景區觀光旅游而言,這類場
49、景對飛行器續航、時速、噪音等要求相對不高,同時景區通常坐落在人口稀疏的郊區,飛行事故對地面建筑和人員生命財產安全構成的風險相對較小,飛行員及飛行器安全飛行小時數積累等工作,不斷驗證構型安全性和可靠性,為后續大規模進入人口密集城區運營奠定技術和運營經驗的準備??紤]到未來無人駕駛的大面積應用,需要早期通過端到端的大量數據收集分析,訓練飛行器自主駕駛模型。然而,由于景區觀光旅游的場景的復雜程度相對單一,絕大多數路線僅涉及單點的飛行,飛行的時間較短,飛行高度也較低,采集到的數據的多樣性和體量不足以支撐未來城市空中交通出行的場景的復雜模型訓練需求,因此從長期發展角度出發,進入市場的應用場景越接近未來的終
50、極應用場景,越快能夠實現城市空中交通的大規?!翱罩谐鲎廛嚒钡慕K極目標。綜合考慮數據采集和風險評估的需求,通用航空短途運輸市場是eVTOL商業化落地的理想切入點。短途運輸的航線更接近未來的城際出行場景,在飛行數據的采集上更具有參考價值。短途運輸的起降點和航路規劃均在非人口密集區域運行,同樣能夠降低事故風險,積累安全飛行小時數,相較于景區觀光旅游,更具有長期價值。在偏遠地區的載物場景是eVTOL先試先行最佳的應用場景之一,對飛行器的安全等級要求,相比上述載人場景是更低的。然而,從商業角度來看載物場景,僅有小部分特殊場景具備高時效性的需求,并且運送的高價值貨物能夠覆蓋eVTOL使用的成本。在快遞貨運
51、的市場中,以某快遞公司為例,目前基于傳統汽車等運輸方式的單位運營成本為3-5元/噸/公里(圖11)。0.51.41.50.5車輛購置及折舊燃油或能源成本車輛維護保養司機薪酬過路費和停車費保險等其他費用0.3總計3-50.3運輸工具人力其他圖圖11.一一般般貨貨運運快快遞遞服服務務商商主主要要運運營營成成本本構構成成單位:元?噸?公里資料來源:行業調研,保時捷管理咨詢分析圖11.一般貨運快遞服務商主要運營成本構成19保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗我們預計,在eVTOL商業化運營早期,綜合運營成本不高于6元/噸/公里才具有一定競爭力。其他相關性能指標也需要達到一定水平才能對貨運
52、服務提供商具有商業吸引力(圖12)。設計構型要求業載300-400 kg容積貨物密度 120-150 kg/m3貨物裝卸專門集裝箱和裝卸設備動力純電或混動性能指標要求航程滿載時 300 km升限6,000m巡航速度150 km/h使用率4-5 次起降/天,每天 6-8 小時,每周 6-7 天起降能力可在 4000 米海拔機場起降充電時間支持快充,20%-100%SOC 充電時間 1 小時以內適用溫度-30-60飛行精度巡航階段航跡控制誤差 50 米,起降段 72 dB 100 m60-65 dB 100 m構型特點由多個旋翼產生升力,運動狀態通過改變旋翼轉速操控結合多旋翼和固定翼,使用兩套系統
53、提供升力和巡航推進力通過改變動力裝置的推進方向實現不同的飛行姿態通過改變動力裝置的推進方向實現不同的飛行姿態主要優點垂直起降,無需跑道具備垂直起降和長續航的優勢垂直起降,高飛行效率,低噪聲以及成本優勢垂直起降,高飛行效率,更低噪聲以及成本優勢主要缺點航程短,續航能力差,巡航效率低效率低下,噪音排放和成本高設計復雜,技術要求高設計復雜,技術要求高24保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗從構型劃分方式來看,eVTOL主要分為傾轉構型和非傾轉構型兩大類,其中非傾轉構型中包含復合翼(即升力與巡航復合型)和多旋翼構型,傾轉構型中包含開放式螺旋槳和傾轉涵道風扇(圖15)。目前海外玩家多采用傾
54、轉構型,而國內目前以非傾轉構型作為過渡階段的方案,傾轉構型為遠期方向。資料來源:基于公開信息整理圖15.eVTOL各類構型主要參數與優劣勢比較新技術與新場景驅動的eVTOL技術收斂方向/25保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗非傾轉構型中多旋翼為分布式旋翼設計,無機翼等可產生升力的翼面,完全通過旋翼同時工作實現垂直起降和巡航;復合翼設計直接簡單,有機翼,通過兩套動力系統(垂直旋翼動力系統和推進動力系統)提供升力和巡航推力。而傾轉構型通過傾轉推進裝置,一套動力系統既可以為飛行器提供升力和巡航推力。01 系統功能方面:多旋翼垂起時提供全部升力;巡航時提供全部推力和升力;復合翼垂起時一
55、套旋翼提供升力,巡航時另一套旋翼提供推力;傾轉構型垂起時所有動力裝置提供升力,巡航時部分或所有動力裝置提供推力。02 飛行速度方面:傾轉構型能夠在垂直起降和高速前飛之間切換,全傾轉構型在高速前飛狀態下可以達到200-360km/h的經濟巡航速度;非傾轉構型速度相對較為有限,經濟巡航速度速度一般為100-200km/h,遠低于傾轉構型。03 航程方面:傾轉構型由于可以更高的經濟巡航速度飛行,在攜帶同等燃料的情況下能夠飛行更遠的距離,航程相對較長,純電構型的極限航程約為250-300km;非傾轉構型航程受到飛行速度和效率的限制,航程一般較短,純電構型的極限航程約為100-250km?;谘埠剿俣?、
56、航程來看,傾轉構型優勢明顯,適用場景更為廣闊,更能滿足多樣化的市場需求。目前,國外一些領先的eVTOL企業紛紛投入到傾轉構型飛行器的研發中。例如,美國的Joby S4已處于第四階段驗證實施,預計2025年TC取證。我們預計,傾轉構型在中長期將成為市場的主流構型方案。非傾轉構型與傾轉構型之比較/開放式螺旋槳涵道風扇構型示意低空運行安全性開放螺旋槳作為高能轉子和外界有諸多干涉風險包容裝置降低槳葉失效對機身和人員的潛在風險高速巡航效率100-200 km/h200-360 km/h最大航程高效區間 250km/h在高效區間對比螺旋槳可提升 15%效率運行噪音65dB,降噪手段有限60dB,通過涵道聲
57、襯進一步降噪資料來源:基于公開信息整理圖16.開放式螺旋槳與涵道風扇構型比較26保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗在飛機發展史上,開放式螺旋槳首先被應用于民用和軍用航空領域,原因是螺旋槳推進理論和工藝更加簡單,適配第二次工業革命所出現的簡單內燃機。隨著渦流理論的完善更加復雜的涵道發動機由于其更加優異的性能廣泛適用在高性能航空器上。未來城市空中交通運行場景對航空器提出了高性能和高安全性的需求,涵道風扇由于其可實現更好的安全性、高效率和低噪音,更適合在人口密集的城市低空載人飛行,這是傳統螺旋槳飛機沒有涉及的運行領域(圖16)。01涵道風扇更適應低空運行環境,更好的安全性以最大限度保
58、障機上和地面人員安全。eVTOL和傳統航空器的運行環境具有諸多不同點,通用航空等傳統航空器首先考慮的是飛機和機上成員的安全,而eVTOL在此基礎之上,更加需要關注的是運行環境的整體安全。城市低空運行環境遠比高空復雜,除了在運行高度下容易遇到鳥類、電線等異物外,在頻繁的上下機過程中也存在人員誤觸螺旋槳的風險。涵道風扇避免了轉子與外界產生干涉,并且能夠降低槳葉失效飛出后對機身和人員造成的次生災害。涵道風扇構型也更利于整機降落傘的布局,避免了開傘時傘繩與槳葉的干涉,為機上人員提供最后的安全保障。開放式螺旋槳與涵道風扇之比較/資料來源:空氣螺旋槳理論及其應用,2006年,北京航空航天大學出版社,保時捷
59、管理咨詢整理*基于已有噴氣式發動機等實際數據,結合理論公式推導得出。實際推進效率受飛行器構型、環境等多因素影響,與理論值可能存在差異圖17.不同氣動構型驅動引擎配置下的推進效率比較*27保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗02涵道風扇更高的推進效率,在高速巡航時擁有更低能耗。涵道風扇起降狀態約50%的推力來自涵道唇口,降低了系統對風扇產生的推力要求。因此在垂直起降階段,同等功率輸出的情況下,可以降低槳盤面積,實現更小的飛機占地面積,從而更靈活地在城市中運行。在巡航階段時,可以提高螺旋槳的高效速度區間,使得飛行器在更高的飛行速度下擁有更好的效率,實現更低的能耗(圖17)。03相較于
60、開放式螺旋槳,涵道風扇能更好地提效降噪。首先,翼尖是噪聲產生最大的噪聲源,降低螺旋槳的轉速能夠很大程度地降低噪聲的產生。全傾轉構型由于不需要考慮升力槳在巡航階段停轉減阻的需求,可以設計更多片槳葉,在產生滿足飛行要求的功率的同時,降低螺旋槳的轉速。在此之上,涵道壁面貼近風扇葉尖,減少了槳尖渦流的能量損失,能夠有效提升整個動力系統飛行效率,同時避免了槳尖渦流產生的噪聲。在涵道內壁布置聲襯也是非常常用的降噪手段,可以進一步降低螺旋槳對周邊環境的噪聲影響。開放式螺旋槳涵道風扇噴氣式發動機0020406080100200300400500空速(每小時公里數)推進效率(%)28保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟
61、新風,暢享新質出行體驗與新能源汽車發展初期所面臨的挑戰類似,純電eVTOL在現階段技術條件的前提下,在相當長的一段時間內都將面臨來自運營商、乘客等相關方對成本、續航里程的焦慮與挑戰。相較于純電能源路線,增程式混動在拓寬續航能力、降低運營成本、減少對基建設施依賴性等方面具有較大優勢。增程式混動系統在eVTOL領域的應用原理為,在垂直起降階段采用電池驅動電機,在巡航階段使用增程器發電驅動電機,從而大大降低了對電池的使用和依賴。對比純電eVTOL,增程式混動eVTOL單次充電可支撐超過5次起降,減少了電池在飛機全生命周期的更換次數,提升了飛機的經濟性,全生命周期運營成本僅約為1.4-2.0元/km/
62、座。而且,其無需在每個飛行任務后充電補能,也無需每個起降點都具備充電能力,大大提升了機隊運行周轉效率和機動性,降低了對基礎設施的依賴性。/增程式混動可以更好解決里程焦慮,降低運營成本。相比國內eVTOL以純電為主的市場格局,海外頭部玩家正在同步布局混動技術路線。更好的續航能力將eVTOL的使用領域從城市內運輸延伸到城際飛行、支線運輸等場景,同時避免了充電等待的耗時,大大拓寬eVTOL商業化應用范疇。另外,憑借著較成熟的航空發動機、高功率高倍率動力電池,甚至車用發動機的改裝等跨行業技術融合,相較于純電路線,混動eVTOL將帶來更低的電池折舊與更換成本和更低的能源消耗。/增程式混動對基礎設施依賴性
63、低,適合成長期商業推廣。增程式混動在新能源汽車的市場表現可以為eVTOL提供有價值的參考。2021年,增程式電動汽車僅占新能源汽車銷量的3%,2024年上半年,這一數據已經飆升到了12%,增程式混動的擴張速度在同期新能源汽車所有技術路線中排名第一(圖18)。最早主打增程式混動的理想汽車拿出了完全優于兩位同時期競爭對手的市場表現,也帶動更多車企陸續在增程式布局,增程式未來還有更高的擴張預期。在新能源基建已經較為完善的背景下,增程式混動的發展現狀本質上反映了消費者依然擁有對于降低充電樁依賴性的需求。而eVTOL對于配套基礎設施的依賴性更在新能源汽車之上。一方面,我國eVTOL基礎設施目前數量稀少,
64、并且普遍處于規劃試點或建設之中,建設完成后還要歷經復雜的適航認證,距離大規?;ㄅ涮淄瓿蛇€有較長周期。另一方面,純電驅動eVTOL一次充能后也只能完成至多兩次垂直起降。而增程式混動由于電池僅用于垂直起降,不用支持巡航,所以單次充電支持多次起降,且不要求每個起降點都具備充電能力,在純電、增程與氫能能源路線之比較/資料來源:乘聯會,保時捷管理咨詢整理單位:%圖18.新能源汽車三大能源類型銷量增速趨勢對比純電增程式混動氫動力代表玩家代表機型Joby S4,Archer MidnightChaparrel C1Joby 氫電版 S4續航里程250km650km850km主要優點巡航階段噪聲低,零碳排放
65、續航高,運營成本低,基礎設施依賴性低,技術相對成熟,更安全續航最高,巡航階段噪聲低,零碳排放相對缺點續航低,運營成本昂貴,對于基礎設施依賴性高系統復雜度高于純電,產生碳排放,巡航階段產生噪聲技術不成熟,對于基礎設施要求最高資料來源:基于公開信息整理,保時捷管理咨詢分析圖19.eVTOL各類能源路線比較29保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗基建設施不完善的行業背景下大大降低了對補能設施的依賴性,有利于滿足B端運營商的周轉效率和C端的用戶體驗需求,從而推動eVTOL在成長期的大規模商業落地。就如越來越多的純電車企進入增程賽道一樣,要做好面對進入不同國家和地區市場的準備,提供更方便更
66、通用的補能方案。7421391686290213185167020406080100120140160180200220240130純電動狹義插混增程式1631692021年2022年2023年2024年1-8月163eVTOL混動路線的另一主要方向為氫動力。氫動力eVTOL將氫燃料電池與鋰電池互補,在實現高續航的同時保持低噪聲和環境友好。然而氫燃料電池在飛機上的應用需要攻克的技術壁壘依然較多,如功重比較低、安全性較差等。加氫相較于充電,對基礎設施的依賴性更高。而由于氫能自身易燃易爆的特點,加氫站在新能源汽車中的應用仍遠未得到普及,對eVTOL而言就更難在短期實現落地(圖19)。資料來源:公開
67、信息整理圖20.中國主要eVTOL主機廠與代表產品30保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗中國及世界主要eVTOL主機廠近期進展/億航非傾轉構型峰飛航空非傾轉構型沃蘭特非傾轉構型EH216-S盛世龍VE25-100發展階段:發展階段:發展階段:2023年10月取得了中國民航局頒發的型號認證(TC),并已陸續在廣州、賀州、深圳、三亞等城市圍繞旅游觀光的應用場景開展試運行空中2024 年 4 月 26 日,中國民航華東地區管理局正式受理了峰飛航空科技 V2000EM(盛世龍)的型號合格證(TC)申請,盛世龍型號合格審定工作正式啟動2023 年 9 月 28 日,VOLANT 沃蘭特宣
68、布收到由中國民航華東地區管理局發出沃蘭特“VE25-100 型號合格證(TC)首次申請項目”受理申請通知書御風未來非傾轉構型零重力非傾轉構型M1ZG-ONE發展階段:發展階段:2024 年 1 月 10 日,民航華東局正式受理御風未來M1B 型(即 M1 貨運型)電動垂直起降無人駕駛航空器系統型號合格證申請零重力于 2024 年珠海航展上發布 ZG-ONE 適航機“鵲飛”沃飛長空傾轉構型時的科技傾轉構型AE200E20發展階段:發展階段:2024 年 6 月,沃飛長空 AE200 驗證機完成全尺寸、全重量、全包線傾轉過渡等系列飛行科目2023 年 10 月,E20 完成首輪飛行測試,首飛采取無
69、人駕駛模式,型號合格證(TC)已受理追夢空天傾轉構型小鵬匯天傾轉構型天翎科傾轉構型DF600X5L600發展階段:發展階段:發展階段:2024 年 8 月完成縮比混動傾轉 eVTOL 第一階段試飛,預計 2025 年開始批量生產交付該款 eVTOL 瞄準城際空中交通出行市場,預計未來五年內實現量產2024 年 5 月完成縮比傾轉涵道翼 eVTOL 過度試飛,預計 2025 年推出全尺寸原型機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發展階段:縱觀世界范圍內各eVTOL廠商的最新進展,不難發現雖然中國企業起步相對較晚,但依托國內頂層規劃和鼓勵政策出臺,以億航為代表的中國eVTOL企
70、業在適航認證和商業化運營方面已走在世界前列。國內廠商在構型選擇上以多旋翼型和復合翼構型為主,而以開放式螺旋槳和傾轉涵道風扇構型為主要研發方向的廠商近年來在縮比驗證機試飛、構型仿真模擬等方面也取得較快進展(圖20)。資料來源:基于公開信息整理圖21.中國與海外部分eVTOL產品量產后預計售價31保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗從飛行器定價來看,依托于國內完善的供應鏈體系和成本優勢,已發布的國產eVTOL飛行器售價普遍比海外同行具有較大競爭優勢。飛行器定價受多種因素影響,包括構型、續航里程、載客量、能源路線等(圖21)。我們預計,隨著關鍵部件國產化加速替代,伴隨規模經濟效應,未來
71、eVTOL整機產品線將逐步完善,同等配置下的飛行器售價將更有競爭力。廠商機型取證進展構型續航里程載客量量產后售價國內廠商峰飛航空V2000EM(盛世龍)2024 年 6 月召開首次型號審查會非傾轉構型250 km4 乘客+1 駕駛員約 1,000 萬元沃蘭特VE25-1002024 年 10 月召開首次型號審查會非傾轉構型200-400 km4 乘客+1 駕駛員約 2,000 萬元時的科技E202023 年 10 月型號合格證申請獲受理傾轉構型200 km4 乘客+1 駕駛員約 1,000 萬元沃飛長空AE2002024 年 10 月召開 AE200 運行符合性評審啟動會傾轉構型300 km4
72、 乘客+1 駕駛員約 1,000 萬元海外廠商Eve Air MobilityEve2024 年 2 月巴西國家民航局發布了Eve 的審定基礎非傾轉構型100 km4 乘客+1 駕駛員約 2,030 萬元(290 萬美元)ArcherMidnight2024 年 5 月 FAA 頒布審定基礎傾轉構型80 km4 乘客+1 駕駛員約 3,500 萬元(500 萬美元)JobyJoby S42024 年第三季度適航機產線制造和測試取得重要進展傾轉構型250 km4 乘客+1 駕駛員約 1,610 萬元(230 萬美元)VerticalVX42024 上半年 CAA 批準擴大其 DOA 范圍傾轉構型
73、160 km4 乘客+1 駕駛員約 2,800 萬元(400 萬美元)32保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗eVTOL主機廠成功要素/01 堅持長期主義,審慎選擇技術路線與傳統飛機相比,eVTOL是一個新生事物,還沒有完成構型收斂過程,就如同100多年前的飛機一樣,構型千差萬別。但是構型的收斂過程是非常殘酷的,與場景的特征、技術發展趨勢的友好程度等綜合因素相關。與汽車主機廠類似,eVTOL主機廠主要承擔的是整機研發和集成的任務。eVTOL企業基于運營場景和市場需求定義和設計整機構型,并在其基礎上進行子系統的需求定義和設計。由于eVTOL構型決定了產品最終的市場和競爭力,且構型的
74、更換不具備開發上的延續性,整機構型的選擇與設計是主機廠最重要的能力和競爭壁壘?,F代飛行器是典型的高復雜度、技術密集型產品,總體設計過程需要在功能、安全性、性能、研制和運行成本、研制風險等方面尋求平衡,并在設計細化的過程中找到盡可能優化的技術方案和實施路徑。飛機總體設計決定了飛機的主要尺寸、總體布置、主要重量參數、主要性能和使用特性等,總體設計階段雖然所占時間較短、投入人員和花費較少,但決定了一架飛機約80%的全生命周期成本。對于eVTOL主機廠而言,動輒長達數年的產品開發和驗證周期和數以億計的資金投入注定了一旦選定某種構型,推倒重來的成本將十分高昂。因此eVTOL這條賽道不僅是技術實力的比拼,
75、更是用戶洞察、商業模式、生態合作體系的全方面競賽。02 深入產業鏈上游,掌握核心技術eVTOL產業鏈較長,涉及動力推進、航電飛控、能源等諸多系統的相互協調配合。這些子系統和汽車的“三電”類似,是產品的核心技術。但是和汽車不同的是,各核心技術高度耦合,需要主機廠更深入的了解。在eVTOL各子系統中,航電飛控被形象地稱為飛機的“中樞神經系統”,和飛行員配合控制著飛機的姿態、速度和高度;動力推進系統和傳統航空發動機不同,分布式的推進不僅是速度的來源,同時也是姿態控制力的來源;另外和汽車的地面力學控制不同,eVTOL飛行力學更多的和機型本身的特征相關,所以eVTOL企業無法完全采用供應商貨架產品,而是
76、需要更深入供應鏈,與供應商聯合定義產品,才能最契合滿足整體要求。對于未來新進入行業的eVTOL主機廠而言,在最終決定選擇哪種構型之前,對上游供應鏈的調研、對自身資源稟賦和實力的權衡以及由此做出的商業模式和供應體系的戰略決策恐怕將是擺在每個企業面前的必答題。資料來源:特斯拉官網,案頭研究圖22.特斯拉Roaster產品迭代與同期相似性能競品比較33保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗03 做好產品定義,抓準市場進入的時機和方式eVTOL長周期、高投入的行業特點注定了對于eVTOL初創企業而言,基于場景的客戶需求洞察定義產品賣點,找準合適市場進入時機和方式將是決定成敗的關鍵因素。特斯
77、拉 Roadster 作為一款具有標志性意義的產品,為初創企業在產品定義以及把握市場進入時機和方式方面提供了寶貴范例。在產品定義方面,特斯拉 Roadster 明確以高性能電動跑車為定位。它打破傳統燃油跑車的局限,將先進的電動技術與出色的設計和性能相結合。Roaster在2008年初出茅廬時的性能設計就超過了保時捷911,快速吸引了追求速度與激情以及愛好高科技新鮮事物的消費者。隨后,特斯拉通過采用大容量電池組和高效的電驅系統,2023款Roaster在前代基礎上,大幅提升了峰值扭矩、零百加速等關鍵參數,進一步凸顯了產品卓越的動力性能定位,實現了比肩法拉利的加速性能(圖22)。初創企業應像特斯拉
78、一樣,深入了解目標市場的需求和痛點,精準確定產品的獨特價值主張,打造出具有差異化競爭優勢的產品。在市場進入時機方面,特斯拉選擇在人們對環保意識逐漸增強、對新能源汽車的關注度不斷提高的時期推出Roadster。當時,傳統燃油汽車面臨著環境污染和能源危機等問題,市場對于新能源汽車的需求開始萌芽。特斯拉敏銳地抓住了這個時機,以 Roadster 作為先鋒產品,向市場展示了電動汽車的可行性和潛力。初創企業需要密切關注市場動態、技術發展趨勢以及社會環境變化,準確判斷最佳的市場進入時機,以便在競爭中搶占先機。在市場進入方式上,特斯拉 Roadster 首先以高端小眾市場為切入點。通過吸引對新技術特斯拉Ro
79、adster法拉利F430奧迪R8保時捷911特斯拉Roadster2008年款起售價格最大扭矩零百加速$98,950$186,925$109,000$73,500374 Nm465 Nm430 Nm370 Nm3.9s3.9s4.4s4.6s2023年款(預估)$200,00010,000 Nm1.9s34保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗充滿熱情且具有較高消費能力的消費者群體,建立起品牌的高端形象和口碑。這種方式有助于在產品初期獲得較高的利潤空間,同時為后續產品的推出和市場拓展積累資金和經驗。初創企業可以借鑒這種策略,根據自身產品特點和資源優勢,選擇合適的細分市場作為突破口
80、,逐步擴大市場份額??傊?,特斯拉 Roadster 為初創企業提供了一個成功的模板,即在地面車輛電動化和智能化之前,就在產品定義上精準定位,用相較傳統產品更優的性能、體驗和經濟性體現創新的意義。在市場進入時機上要敏銳洞察、把握政策和市場趨勢,當產業潮流涌向某一個方向的時候,已經做好了所有的準備,從而順應潮流脫穎而出。eVTOL同樣切中了航空電動化的機遇,同時更進一步提出要為大多數人提供空中交通解決方案;但這種更加靠近公眾的運行場景,是之前航空業沒有遇到的,相信這會給eVTOL提出更多的挑戰,也會有很多的意外等待著人們去解決。用相較傳統產品更優的性能、體驗和經濟性體現創新的意義。35保時捷管理咨
81、詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗千磨萬擊還堅勁任爾東西南北風eVTOL 產業鏈發展之道03隨著下游 eVTOL 整機的不斷發展,其上游產業鏈也將步入蓬勃發展的黃金時期。在材料供應領域,高強度、輕量化的新型材料研發與生產將持續升溫,滿足整機對結構強度與能耗優化的嚴苛要求。航空電子設備方面,先進的導航、通信與飛行控制系統會不斷革新,為 eVTOL 提供精準、智能且安全可靠的運行保障。動力系統供應商將聚焦于高效能、低噪音的電動推進技術研發,推動電池能量密度提升與電機性能優化。而座艙內飾系統制造企業則憑借精密制造工藝,打造高質量、高適配性、高舒適性的智能座艙產品,全方位助力整機的品質升級。未來,
82、上下游企業通過緊密協作,將形成一個充滿活力與創新的生態系統,共同開拓城市空中交通及相關新興應用領域的廣闊市場,創造出前所未有的經濟價值與社會效益,重塑未來航空產業新格局。資料來源:案頭研究圖23.eVTOL主要子系統示意資料來源:專家訪談,行業調研單位:%圖24.各子系統占整機直接材料成本構成36保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗與商用大飛機類似,eVTOL產業鏈涵蓋航電通訊、導航傳感、飛管飛控、電池能源等多個行業(圖23)。相比很多顛覆式創新的領域需要著力培養自己的產業鏈(如早期的 iPhone、新能源汽車等),eVTOL 可以借助的產業鏈已經有成型的廠商參與。我們預計,隨著
83、上游產業鏈在產品技術、規模量產、質量品質、國產化替代等方面的快速發展,現有eVTOL產品在性能表現、運營經濟性、用戶體驗等方面將持續優化。具體而言,基于各子系統材料成本的BOM占比見圖24。1飛飛行行器器各各系系統統BOM成成本本占占比比100827131933合計航電飛控系統能源系統動力推進系統 結構機身與座艙內飾系統組裝集成圖圖2 24 4.各各子子系系統統占占整整機機直直接接材材料料成成本本構構成成單位:%資料來源:專家訪談,行業調研結構機身系統航電飛控系統能源系統動力推進系統座艙內飾系統航電設備與飛控系統自主研發與國產化合作驅動國際上,歐美在通用飛機和eVTOL航電和飛控系統領域處于絕
84、對領先地位。全球主流機載公司基本都和相關eVTOL主機廠達成合作。2021年,Joby宣布采用Garmin 的 G3000 集成駕駛艙,Archer的Midnight eVTOL也采用Garmin的G3000集成駕駛艙,Avidyne航電和Beta、SkyDrive合作,泰雷茲主要合作對象是Eve,霍尼韋爾推出云化航電平臺,主要的eVTOL整機合作商是韓國現代的 Supernal 和英國的Vertical。這些系統被廣泛應用于通用航空及新興的eVTOL市場,涵蓋從導航顯控、飛行管理、飛控計算機等各種功能。相比之下,中國的航電和飛控系統研發仍處于起步階段,盡管有如“海鷗”300飛機等個別機型已嘗
85、試使用國產航電系統,但在系統架構設計、小型化設計和低成本化設計等方面仍有很大提升空間,通用航空航電和飛控產品依然主要依賴進口。隨著eVTOL近幾年在國內的發展,逐步帶動了航電和飛控初創企業以及中航工業的軍品轉民用化發展趨勢。但目前的解決方案都處于研制階段,尚未取得相關資質。因此,從當前的行業態勢來看,中國的eVTOL企業想要在供應鏈上實現自主可控,需與國內機載設備供應商共同成長,實現最終航電和飛控系統的產品化應用。37保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗主要子系統產業鏈發展趨勢與制勝要素/整機集成掌握自主研發、快速迭代能力由于制造技術復雜、各部分核心技術門檻較高,大飛機產業鏈已經
86、形成了“主機廠+上游供應商”的制造模式,主機廠主要承擔整機研發和集成的角色。作為eVTOL主機廠核心技術實力的體現之一,整機集成代表了主機廠對各個子系統掌控與調教能力,提高系統的可靠與協同,從而進一步減少死重、增加續航,在保證運行安全性的同時降低噪音和能耗。除此以外,通過模塊化和標準化的接口和模塊設計,主機廠可以提高零部件通用性和互換性,從而增加產品的可維修性,減少后期使用運維的調試和維護成本,提高全生命周期內的整體性價比,從而增強產品的市場競爭力。具體到制造和運營層面,采取自建產能的方式可以更好地掌握工藝制造參數,保持在產能爬坡和后續產品迭代時的協同開發與質量管理,進而有利于產品性能和設計的
87、持續優化。然而,對資金并不充裕的初創企業來說,自建產能也意味著企業現金流存在較大壓力,并且也意味著未來產能增長會有巨大的內部阻力。歸根到底,自建產能亦或是外包代工,需要綜合評估企業自身競爭力與現實資源約束之間孰輕孰重。能源系統期待固態電池獲得突破作為eVTOL技術的核心,電池的性能和安全性直接決定了整機的市場接受度。能量密度方面,eVTOL垂直起降所需的動力是地面行駛的10-15倍,商用門檻高達400Wh/kg,且未來或將達到1000Wh/kg的能量密度要求,遠超當前車用動力電池。起降階段對電池瞬時充放電倍率的要求在4C-5C以上。此外,eVTOL對電池的安全性和循環壽命亦有極高要求。相比傳統
88、液態電池,固態電池以固態電解質替代電解液和隔膜,能夠提升電池性能,增強安全性,尤其在應對熱失控和機械擠壓方面表現突出(圖25)。電池系統性能eVTOL 和新能源汽車動力電池性能區別能量密度eVTOL 對電池能量密度的要求遠高于汽車。目前主流航空器使用的動力電池能量密度在 280Wh/kg-500Wh/kg 之間,而航空燃油比能量高達 1,200Wh/kg。當前技術水平條件下的電池能量密度僅能滿足小型全電飛行器短程飛行要求平均電池放電倍率eVTOL 電池瞬間充放電倍率需在 4C-5C 以上,而量產的新能源汽車動力電池充電倍率普遍從 1C-2C 階段向3C-4C 階段過渡。目前僅有在急加速、爬坡等
89、場景下汽車需要高倍率放電,但不會持續很長時間峰值功率持續時間eVTOL 在起飛和著陸時需要高功率,這一過程通常持續 30 至 120 秒。因此,eVTOL 電池的峰值功率應在比 EV電池(通常為 10 秒)更長的時間尺度上進行評估等效全循環次數商業運營場景中,高頻率的快充和放電對提升飛行器綜合利用率至關重要。目前已知適配 eVTOL 飛行器的主流貨架產品等效全循環次數約為 500 次,預計未來 5 年內提升至 1000 次。而新能源汽車動力電池等效全循環次數因電池化學路線不同有所差異,三元鋰電池 5 約為 800-1500 次,磷酸鐵鋰電池可達到 2,000-2,500 次左右。動力電池等效循
90、環次數將極大影響 eVTOL 后期運維保養成本峰值電流功率損耗在 eVTOL 的起飛和著陸階段,電芯通常會經歷超過 5C 的峰值電流,在電池系統中產生 10%的功率損耗,而電動汽車損耗僅 4%。電池老化后的功率損耗將會進一步加劇安全性相比新能源汽車,eVTOL 的動力電池對安全性有更嚴格的要求。例如 1.熱蔓延要求:各電芯相互獨立不發生熱蔓延;2.包容性要求:20%電芯熱失控,也可以滿足包容性要求;3.適墜性要求:15.2 米跌落不發生熱失控等平均電池放電倍率C-rate(h-1)峰值功率持續時間(S)安全性(EUCAR hazard level)快充頻率(%)年度等效全循環次數資料來源:Xi
91、ao-Guang Yang、Teng Liu等人,Challenges and key requirements of batteries for electric vertical takeoff and landing aircraft,保時捷管理咨詢整理圖25.動力電池在新能源汽車和eVTOL上的要求差異eVTOL動力電池 EV動力電池 38保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗國家層面,2024年3月27日,工信部等四部門印發的 通用航空裝備創新應用實施方案(2024-2030年)明確提出推動400Wh/kg級航空鋰電池產品量產。鑒于傳統液態鋰電池在能量密度上的局限和eVT
92、OL對電池性能的苛刻要求(圖26),eVTOL市場渴望實現新型電池的大規模應用。能量密度上限隔膜目前生產成本電解質化學窗口上限對鋰金屬負極兼容性液體含量安全性(熱穩定,抗針刺)液態鋰電池較低(300Wh/kg)需要較低較窄(10%熱極限 140-180,針刺即燃半固態鋰電池中等(400Wh/kg)需要中等中等抑制鋰結晶力度弱180固態鋰電池較高(500Wh/kg)不需要較高較高(5V)抑制鋰結晶力度強0熱穩定 300,免疫針刺甚至剪切資料來源:華金證券,案頭研究,保時捷管理咨詢分析圖26.各類動力鋰離子電池綜合比較分析39保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗對于涉及飛行安全和適航
93、認證車企是沒有經驗的,需要來自主機廠更加明確的技術需求和算法方案。針對電機控制算法和系統集成,企業可以考慮自主研發,確保技術的領先性和安全性,還可以更好地適應不斷變化的市場需求。與此同時,對于標準化程度較高、技術成熟的電機組件,尤其是在成本控制和生產效率方面,可與國內領先的供應商合作或外包的方式進行,在確保技術質量的同時,大幅降低生產成本和縮短產品上市時間。技術指標國內驅動電機德國-寶馬 i3美國-通用 Bolt美國-Remy HVH250-90日本-日產 Leaf峰值功率(kW)1281251308280最高轉速(rpm)128001280088101060010390峰值扭矩(Nm)270
94、250360325280峰值效率(%)9797979797功率密度(kW/kg)2.3/3.82.6/3.82.6/4.62.441.5/2.6轉矩密度(Nm/kg)4.3/7.15.2/7.67.1/12.79.74.7/8.5資料來源:案頭研究,保時捷管理咨詢整理圖27.各國主流驅動電機性能參數比較動力推進系統高效與安全性驅動的國產化優勢目前,電機廠商與eVTOL主機廠的合作多基于隨機適航的需求,形成了高客戶粘性。由于適航認證要求復雜且嚴格,一旦通過,主機廠與電機供應商之間的合作關系往往會非常穩固,切換供應商帶來的產品可靠性風險較大。從全球市場來看,早期進入eVTOL領域的主機廠如Joby
95、、峰飛等,普遍傾向于進行電推進系統的自主研發。時的科技則采用了賽峰提供的高性能、高功率密度電機。在國內市場,主要的eVTOL電機電控供應商包括臥龍電驅、天津松正和邁吉易威等公司,與國內主機廠建立了密切合作關系,以滿足日益增長的市場需求。從技術指標來看,國產驅動電機在關鍵性能上已經接近甚至達到國際領先水平(圖27)。國產電機在峰值功率、轉速和效率等方面處于領先地位,在功率密度和轉矩密度等方面表現優異與國際知名品牌,與寶馬和通用的電機相比不相上下。這表明,國產電機在eVTOL的應用中一定程度可以滿足高標準的動力需求。40保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗結構機身全球碳纖維市場國產化
96、崛起碳纖維因其卓越的強度與輕量化特性,成為eVTOL機體結構的核心材料之一。其拉伸強度是鋼鐵的五倍,重量卻僅為鋼鐵的四分之一,這使得它在航空領域尤其是eVTOL中具有極大的應用潛力。在當前的eVTOL設計中,機體結構中高達70%的材料為復合材料,其中碳纖維復合材料占據了90%的比重。根據Stratview Research 預測,eVTOL行業對復合材料的需求預計將在6年內增長約20 倍。這一趨勢表明,碳纖維將成為未來航空材料的關鍵。內部橫梁、座椅結構結構機身、機翼、飛行控制系統表面推進系統橫梁、座椅結構電池系統電池盒和支架其他零件角片、支架等電池、航電設備和其他小型應用電池、航電設備和其他小
97、型應用結構部件和推進系統8%-12%12%-14%75%-80%資料來源:中國復合材料工業協會,Stratview,中郵證券圖28.碳纖維在eVTOL產品中的主要應用與碳纖維復合材料在各子系統中應用占比碳纖維的主要優勢包含質輕高強度、耐腐蝕性、高溫耐受性、電磁干擾防護等特點。在eVTOL材料需求持續牽引下,低成本、高效率、規?;圃鞂⑹翘祭w維復合材料在該行業的重要發展趨勢。另外由于eVTOL必須借助復雜的翼型和機身曲面來獲得更好的飛行性能,而復合材料的成型特點有利于復雜曲面的生產,使得更先進構型的生產成本與簡單構型幾乎沒有差異,這是eVTOL先進構型得以出現的重要原因。供應鏈布局方面,國外碳纖
98、維供應商主要包括日本東麗、美國赫氏、索爾維等。它們憑借在民航復材結構件上的技術積累,形成了強大的市場壁壘。在國內,光威復材、吉林化纖、中復神鷹等碳纖維廠商正在不斷提升41保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗技術能力,縮小與國際先進制造商之間的差距?;莅匦虏?、上緯新材等樹脂廠商以及中航高科、中國恒瑞、安泰復材等碳纖維復材預浸料和零部件廠商也擁有豐富的產業經驗,多型產品可用于 eVTOL 飛行器,有望率先受益(圖29)?;谔祭w維復合材料低成本、高效率的特性,機身結構高達70%由碳纖維復合材料構成的eVTOL將具備更強的輕量化、低運維成本特性。隨著國內碳纖維復合材料技術逐步成熟,相關
99、企業實力逐漸增強,供應鏈配套日趨完善,將為后續整機規模制造和后期運維更換提供強大供應體系保障(圖30)。分類公司相關業務碳纖維光威復材公司有已通過大飛機 PCD 適航認證且有成熟生產控制和應用體系的 T300 級,有在無人機上已得到廣泛使用T700S 級,還有在部分結構可能會用到的、在國內相對更成熟穩定的 M40J 級,還有更先進的 T800 級和 M55J 級可供選擇。吉林化纖公司合作企業有飛行汽車等領域,與恒瑞、億航等企業均有合作。中復神鷹公司高性能碳纖維材料目前已經在與國內幾家知名的飛行汽車(飛行器)的研制生產單位進行測試評價與試驗,進展順利,部分產品已經得到應用并通過了適航認證等相關驗
100、證工作。T800 級航空預浸料通過商飛 PCD 預批準,碳纖維及增韌樹脂均為公司自行生產。環氧樹脂惠柏新材公司正在研發的項目 HP-RTM 樹脂可用于低空飛行器。上緯新材公司預浸料用環氧樹脂系列與各種增強纖維材料的含浸性好,具有優越的機械強度,根據不同的客戶需求應用于機器人、飛行汽車等領域,目前已有相關產品在測試中。預浸料和結構件中航高科公司已經為飛行汽車相關企業提供了復合材料原材料產品。中國恒瑞承擔沃蘭特 VE25X1 機身全部碳纖維零部件的模具開發制造、大部件生產,與沃蘭特一起完成飛機部裝和總裝。安泰復材安泰復材為相關企業提供 eVTOL 復合材料機身結構制造和裝配。資料來源:iFinD,
101、航空產業網,中郵證券圖29.國內部分碳纖維復材相關公司eVTOL OEM合作企業產品JobyToray(東麗)復合材料LiliumToray(東麗)復合材料ArcherHexcel(赫氏)復合材料VerticalSolvay(索爾維)復合材料Leonardo(萊昂納多)復合材料機身OverairToray(東麗)復合材料資料來源:中國復合材料工業協會,中郵證券圖30.部分eVTOL主機廠與碳纖維供應商合作概覽42保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗資料來源:Continental Motors,梅賽德斯奔馳,保時捷管理咨詢整理資料來源:Bloomberg NEF,保時捷管理咨詢整
102、理單位:美元/度圖31.Continental Motors CD300發動機與奔馳OM640/OM642發動機圖32.新能源動力電池加權平均電芯采購價格走勢43保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗eVTOL產業鏈未來發展關鍵方向/01 依托新能源汽車產業鏈規模效應 帶來成本領先優勢eVTOL作為新興的交通方式,目前仍處于高成本投入階段。隨著市場對高性價比產品的追求,降本需求愈發迫切。而新能源汽車產業鏈為eVTOL企業提供了重要途徑。新能源汽車產業經過多年發展,在技術融合降本、規?;a降本、供應鏈協同降本等方面,具有無可比擬的優勢。具體到技術融合降本方面,目前新能源汽車行業對e
103、VTOL企業而言,在推進系統復用、能源系統復用等方面存在較大優勢,與eVTOL產品開發需求高度重合。推進系統的復用主要體現在現有燃油發動機和新能源電機在高效動力輸出和低能耗控制方面具有獨特優勢。例如,以梅賽德斯奔馳OM642發動機為基礎,大陸航空科技開發的CD300發動機也實現了車用產品的航空認證,并獲得EASA、FAA、CAAC的獨立TC(VTC)認證,打通了車用產品的航空化之路。小鵬匯天的eVTOL產品采用了與新能源汽車相似的永磁同步電機,這種電機具有功率密度高、效率高、可靠性強等優點。相信車用產品的航空應用會越來越廣泛,成為支持eVTOL規?;闹匾?。在能源系統方面,eVTOL可以借
104、鑒新能源汽車的電池技術實現降本。新能源汽車產業經過多年的發展,電池技術不斷進步,能量密度不斷提高,成本不斷降低。新能源動力電池行業龍頭寧德時代于2023年4月發布了凝聚態電池,其單體能量密度最高可達500wh/kg,電動載人飛機和eVTOL成為該系列電池主打應用領域。動力電池行業另一玩家孚能科技在eVTOL動力電池領域同樣走在前列,其高能量密度的三元軟包動力電池為電動飛行器的長續航、高性能提供了堅實保障。未來eVTOL一定會進行規?;l展。而在規?;当痉矫?,隨著eVTOL產業生產規模逐漸壯大,單位產品固定成本將逐步降低。以新能源汽車動力電池為例(圖32),基于各化學體系和包裝形態的出貨量加權
105、平均電芯單位度電成本從2010年的470美元/kWh(折合人民幣3,300元/kWh)逐步降低到2023年的89美元/kWh(折合人民幣630元/kWh),降幅超過80%。2024年以來,磷酸鐵鋰電芯采購價格進一步下探到400元/度附近,三元鋰電芯采購價降至500-600元/度區間。隨著行業競爭持續加劇,核心零部件的價格下跌將為eVTOL企業降本打開新空間。050100150200250300350400450500201011121314151617181920212223加權平均后的電芯采購價格數據來源:中國政府網,特斯拉中國,保時捷管理咨詢整理圖33.部分中國汽車行業數據安全法規要求與特
106、斯拉數據安全舉措44保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗02 端到端的數據安全合規與保障eVTOL載人飛行過程中需要與地面控制中心、其他飛行器、交通管理系統等相關方保持實時通信,傳輸大量的飛行數據、位置信息、狀態信息等,因此通信系統安全、飛行控制系統安全及數據存儲的安全對整個行業的安全運行至關重要。其中通信系統安全又涉及到數據傳輸過程加密、通信鏈路可靠、網絡訪問控制等諸多環節,通信系統冗余和嚴格的網絡訪問控制對于保障司乘安全、飛行器可控等都具有十分重要意義。eVTOL在飛行過程中產生大量飛行數據、用戶信息等需要安全存儲和備份。在數據存儲過程中,可能會遇到硬件故障、軟件故障、人為誤
107、操作等導致數據丟失或損壞的情況。因此,需要建立定期的數據備份機制,將重要的數據備份到多個存儲介質中,確保數據的可恢復性。除此以外,用戶隱私保護、飛行控制系統軟硬件運行安全和冗余備份對保障地面人身財產安全和用戶體驗同樣至關重要。在數據安全與隱私保護等方面,汽車行業的領先實踐經驗對eVTOL企業而言同樣具有參考借鑒意義?;谄囆袠I2021年10月執行的 汽車數據安全管理若干規定(試行)有關規定,特斯拉作為外商獨資企業,面臨中國用戶數據采集、境內存儲、本地數據處理與分享等諸多環節的監管要求,特別是Autopilot自動輔助駕駛系統對城市環境地理信息的識別和使用同樣需要滿足國家安全等方面的具體要求。
108、相信隨著產業鏈、生態鏈逐步完善,eVTOL主機廠與保險公司、運營商、交通管理部門甚至終端客戶等相關方會產生越來越多的信息安全責任與義務探討,未來eVTOL行業的數據安全將向著身份認證與訪問控制精細化、安全監控與預警系統智能化、軟件安全測試自動化、供應鏈數據風險管理嚴格化的方向發展,在各方合力下,促進多方協同防護機制建立和行業標準與規范的統一。同時數據安全管理和未來“低空數據安全管理”有關規定將為中國eVTOL整機企業和供應鏈企業提供一定保護,確保在一定時間內的運營優勢。汽車數據安全管理若干規定(試行)特斯拉第八條:在處理個人信息時,應當取得個人同意,或符合法律、行政法規規定的其他情形。第九條:
109、在保證行車安全的前提下,以適當方式提示收集狀態,為個人終止收集提供便利。數據分享需同意:特斯拉的“車隊學習”攝像頭錄像僅在用戶同意“數據分享”后才會被分享。分享可控:用戶可以隨時通過車載觸摸屏開啟或關閉數據分享功能。隱私保護:分享的攝像頭記錄每段限制在?秒以內,并保持匿名狀態,不與用戶或車輛直接相關聯。第十一條:重要數據應依法境內存儲。向境外提供數據需通過國家相關部門安全評估,未列為重要數據的個人信息出境適用相關法律法規。境內存儲:我們依照法律法規,將在境內運營中收集的您的個人數據存儲于中華人民共和國境內。境外傳輸合規:如需將您的個人數據進行境外傳輸,我們將會遵循相關法律法規要求執行。第六條:
110、國家倡導汽車數據處理者在數據處理活動中堅持:車內處理原則,除非確有必要不向車外提供;默認不收集原則,除非駕駛人自主設定,每次駕駛時默認設定為不收集狀態;精度范圍適用原則,根據所提供功能對數據精度的要求確定攝像頭、雷達等的覆蓋范圍、分辨率;脫敏處理原則,盡量匿名化、去標識化等處理。本地處理與數據分享:?自動輔助駕駛數據默認在車輛本地處理,僅在開啟數據分享后,攝像頭記錄才會被傳輸和分享用于車隊學習。匿名傳輸與安全事件:分享的數據以匿名方式傳輸,不與人或車輛直接關聯,除非發生安全事件。數據采集數據儲存數據分析綜上,品牌是企業身份和價值觀的象征,是與消費者建立信任和情感聯系的關鍵。一個強大的品牌能夠助
111、力企業提高市場識別度,創造差異化競爭優勢,增強客戶忠誠度,帶來更高的市場份額和利潤率。如今,消費者需求日新月異,產品競爭激烈,企業若想脫穎而出,走向海外市場獲取新增份額,就需要與時俱進,做好品牌管理的頂層設計,讓品牌對消費者的承諾與消費者的品牌體驗相一致,根據行業發展階段打造獨特的品牌定位,發展適合企業的品牌架構。并且將品牌的價值觀、特性和承諾融入日常運營中,以多種方式應對變化的市場環境。道阻且長,行則將至。在這樣一個機會與挑戰并存的時刻,中國品牌尤其需要科學地制定品牌戰略,以打造競爭優勢,實現穩定持續的發展和增長。結語45保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗保時捷管理咨詢|駕乘
112、低空經濟新風,暢享新質出行體驗隨著科技的不斷進步,電動垂直起降飛行器這一全新物種正以驚人的速度崛起和演化。這一創新的交通方式在近年來取得了重大突破,從技術研發到實際應用都展現出了巨大的潛力。有潛力成為中國科技和工業產品的新名片,面向未來,eVTOL行業有望迎來更加廣闊的發展空間,更長的續航里程、更安靜舒適的用戶體驗、更安全便捷的運營方式將帶來越來越多的適用場景,重塑未來城市天際線。我們對eVTOL行業充滿期許,在產業端,中國也將首次在載人航空行業完成研發、制造、運行、維護等全生命周期的產業閉環,甚至為其他國家提供完整的解決方案。希望eVTOL主機廠和供應商伙伴能夠繼續加大技術創新力度,不斷提升
113、飛行器的性能和安全性。政府部門應積極制定合理的政策和法規,引導行業健康發展。同時,社會各界也應加強對 eVTOL 的認知和接受度,共同推動這一新興交通方式的普及。隨著eVTOL運行的管理權限逐步下放到地方政府,eVTOL與人的接觸越來越密切也成為必然,低空航空再也不是遠離人的生活的孤立存在,而是融入大眾的生活;傳統觀念和法規中更多的關注飛行器自身的思路,需要更多的轉向關注機外環境和公眾的生命財產安全。目前低空風起云涌,但總體還處于發展的早期,機遇與挑戰并存,需要各方的清醒思考和大膽嘗試。同時,航空電動化已經成為歷史的必然,未來的智能化航空也在向我們招手。相信在不久的將來,eVTOL飛行器將成為
114、我們日常生活中不可或缺的一部分,為人們帶來更加便捷、高效、綠色的出行體驗,為城市的可持續發展做出重要貢獻。結語46保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗1.混合動力及純電eVTOL運營經濟性測算前提假設附錄變量名稱典型值解釋旅程單次旅程長度(km)單次旅程耗時(小時)1000.42以中等距離的城際交通為主要場景測算包括約 13 分鐘巡航時間,9 分鐘起降、調姿、爬升、下降時間,3 分鐘起飛前和降落后的滑行時間飛行器飛行器最大起飛重量(kg)有效載荷(kg)巡航時速(km/h)巡航階段功率(kw)起降階段功率(kw)座位數(個)單臺 eVTOL 飛行器零售價(萬美元)使用年限(年)飛
115、行器殘值(%)單臺全生命周期內飛行時長(小時)電機材料成本(美元/架)動力電池材料成本(美元/架)電機全生命周期壽命(小時)28005003002006506150101040,000143,00072,0005,000基于傾轉混動 eVTOL 構型估算包括 1 名駕駛員和 5 名乘客國內 5-6 座 eVTOL 平均售價,海外類似構型產品售價約 300-650 萬美元商業大中型飛機使用年限通常在 20 年以上。此處采取較為保守的計算假設,采用平均折舊法攤銷商業大中型飛機報廢前殘值約為購入價格的 5%-10%之間,此處取 10 作為計算假設商業大中型飛機全生命周期內飛行時長約 50,000 小
116、時。eVTOL 商業化初期取 40,000 小時作為保守假設基于現有國產新能源汽車級電機技術在滿足航空安全要求下估算得出基于現有國產新能源汽車級電機技術在滿足航空安全要求下估算得出基于現有國產新能源汽車級電機技術在滿足航空安全要求下估算得出營業收入運營商毛利率(%)單次旅程上座率(%)10100基于通航和商業航班運營商綜合利潤率(10%)的基礎上的估算運營商可基于市場需求靈活調整班次。本測算將單次旅程上座率簡化為 100%運營成本變動成本電池能耗(kWh)度電成本(美元/kWh)燃油成本(美元/kg)發動機大修間隔時長(小時)發動機大修費用(美元)單次起降維保材料費(美元/次)機修師工資(美元
117、/小時)單次旅程所需飛行員數量(名)飛行員工資(美元/年)航路費(美元/年)10.70.181.421,00030,0008.7642.86171,50022,000基于增程型 eVTOL 在巡航階段采用增程器提供動力,起降階段采用電池的供能方式計算基于工商業用電價格估算得出基于汽油平均價格計算得出基于現有國產新能源汽車級增程器技術在滿足航空安全要求下估算得出基于現有國產新能源汽車級增程器技術在滿足航空安全要求下估算得出基于通用航空運營商歷史數據測算得出基于通用航空運營商歷史數據測算得出基于現有有人駕駛 eVTOL 估算得出基于通用航空運營商歷史數據測算得出基于通用航空運營商歷史數據測算得出固
118、定成本起降、停機等地面費用(美元/次)適航認證費用(美元/年)銷售費用、管理費用、財務費用(%)飛行器折舊(美元/年)201,5003.1-5.1135,000基于通用航空運營商歷史數據測算得出,其中單次起降機場管理費 7 美元,停機費約 13 美元基于中國民航局適航認證費計算邏輯,最大起飛重量為 2800 公斤的飛行器年度適航認證費約 9000 元基于航司財務數據測算,其中銷售費用按單次旅程總成本的 5.12%計,管理費用按 3.1%計,財務費用按 5.1%計基于單臺 eVTOL 飛行器售價、折舊年限、殘值比例計算得出47保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗經濟性測算前提假設附
119、錄場景變量名稱保守中性樂觀解釋運營執行率(%)單次補能時長(小時)單次等待時長(小時)單日計劃起降次數(次)凈年利用率1(次)850.750.25103102880.50.15206424900.250.1309855121 部1航司通常執行率約在 98%以上。eVTOL 受天氣等因素影響,初期執行率稍低具體時長取決于補能方式(充電/換電)和能源技術(純電/混動/氫能)路線單次起降之間所需時間,通常包括飛行申請時間,例行檢查 2 分鐘,上下乘客 5 分鐘,總計約 6-10 分鐘121 部航司平均日利用率約 9-12 小時通過單日起降次數*365 天*執行率計算得出收入單次旅程票價(人民幣/座)
120、240200145基于成本加成定價法,在單次總運營成本的基礎上加利潤計算得出成本航空器保險費(%/臺)電池總充放電循環(次)飛行員數量(名)導航/空管服務(人民幣/次)1.580012111000110.50.8150007基于單臺 eVTOL 飛行器售價基礎上收取不同比例的飛行器保險費基于現有高功率密度電池技術在滿足航空安全要求下估算得出取決于飛行器智能化程度與適航監管要求。遠期樂觀場景下不需要飛行員執飛由航路年費/凈年利用率計算得出1.“121 部”適用于在中國境內依法設立的航空運營人所實施的公共航空運輸飛行,包括使用使用最大起飛全重超過 5,700 千克的多發飛機實施的定期載客運輸飛行、
121、使用旅客座位數超過 30座或者最大商載超過 3,400 千克的多發飛機實施的不定期載客運輸飛行、使用最大商載超過 3,400 千克的多發飛機實施的全貨物運輸飛行等三大類。資料來源:案頭研究,保時捷管理咨詢分析48保時捷管理咨詢|駕乘低空經濟新風,暢享新質出行體驗2.參考文獻3.保時捷管理咨詢過往關聯白皮書(01)歐洲城市空中交通的社會接受度研究 ,歐洲航空安全局(EASA),2021年(02)空氣螺旋槳理論及其應用,北京航空航天大學出版社,2006年(03),ScienceDirect,2021年(04)2024低空經濟場景白皮書,中國航空學會,2024年(05)新能源飛行器發展白皮書,中國航
122、空工業發展研究中心,2024年保時捷管理咨詢,2023年,蓄勢待發,乘風破浪-2023中國垂直出行市場展望報告保時捷管理咨詢,2023年,保時捷管理咨詢,2018年,附錄作者聯合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。我們滿懷激情,以好奇心及創新精神迎接每一個挑戰,與客戶并肩前行并助力他們成為各自領域中的“保時捷”。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
123、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 合伙人蔣彬天翎科創始人兼CEO盧懿天翎科聯合創始人兼CMO周建文中國汽研檢測工程事業部副總經理于人杰中國汽研檢測工程事業部安全中心專家保時捷管理咨詢 董鈞天:juntian.dongporsche- 呂東澤:shane.lyuporsche-天翎科 盧懿:中國航空學會 中汽研 于人杰:呂東澤保時捷管理咨詢 項目經理金鐳中國航空學會航空器適航分會及電動航空分會委員閔敏中國航空學會飛行汽車分會總干事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微信視頻號保時捷管理咨詢www.porsche-|2023 年保時捷管理咨詢版權所有 上海市自由貿易實驗區世紀大道 826 號 13 樓 上海市浦東新區花園石橋路 66 號東亞銀行金融大廈 2 樓 北京市朝陽區酒仙橋北路 9 號恒通國際創新園 C7 棟 1 樓 合肥市經濟技術開發區錦繡大道 6155 號中德合作創新園 1 棟 14 層ServiceEnquiryporsche-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|帕洛阿爾托|上海|北京|合肥