中金研究
3月27日工信部/科技部/財政部/中國民用航空局聯合印發《通用航空裝備創新應用實施方案（2024-2030年）》[1]提出：1）到2027年，通用航空基礎支持體系基本建立形成法規標準體系和安全認證體系，在救援、配送、城市空中交通等實現商業運營，形成20個以上的典型應用示范；此外打造10家以上的產業鏈龍頭。2）到2030年，建立“短途運輸+電動垂直起降”客運網絡，“干-支-干”無人機配送網絡，形成萬億級市場規模。我們認為隨著政策支持以及產業鏈不斷迭代，低空飛行新時代正在加速駛來。
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Abstract
摘要
0-1躍遷，我們認為2024年有望成為低空飛行的元年。2024年政策支持密集，一方面低空經濟首次列入政府工作報告，另一方面地方也推出航線規劃、設置補貼等多種方式的組合拳推動產業發展。億航2023年拿到全球首張eVTOL型號合格證，峰飛也于2024年拿到無人駕駛貨運型號合格證。我們認為低空飛行的產業合力不斷強化且正在持續加速進行產業準備，未來或有望復制新能源車發展路徑。
低空飛行填補了中短途高速出行的空白，eVTOL有望成為核心載體。區別于傳統長距離飛機出行、短距離汽車出行，低空飛行則有望在中短途高速出行給出一個更有性價比的選擇。這之中eVTOL可以像直升機一樣起落，也可以像傳統飛機一樣巡航，卻不需要傳統飛機超長跑道也不需要直升機高昂的運修成本，有望成為低空飛行的核心載體。從應用場景來看， eVTOL的應用或有望逐步從醫療救援、觀光游覽等邁入到空中出租車[2]。
eVTOL一定程度上復用汽車供應鏈，電池、電驅動、充換電等產業環節配套成熟，整體有望持續加速突破。eVTOL主要由機身結構、電動力系統、能源系統、綜合航電、飛控系統、電氣系統等主要模塊組成。我們可以看到當前的eVTOL一定程度上是在汽車、航空的產業鏈基礎上進一步發展，而未來eVTOL的普及也有賴于成本的進一步下降，而對汽車、航空產業鏈的充分復用以及產業鏈本身的持續進化也有望加速eVTOL的發展。
風險
政策支持不及預期，產業化進度不及預期
Text
正文
政策著力、企業布局，2024年或為低空經濟元年
低空經濟市場蓄勢待發，發展前景廣闊。低空經濟市場以通用航空為主體，包括傳統通用航空服務市場和新通航市場，涵蓋無人機市場、新型空中交通服務（UAM）、低空應急救援與服務等方面。其中，電動垂直起降飛行器（eVTOL）作為新通航市場服務的重要運營載體，因其電動化、高安全性和可靠性等特征被認為是最具發展前景的城市空中交通運輸。我們認為，隨著技術進步、政策支持和市場需求增長，2024年或為低空經濟市場元年。
低空經濟納入國家規劃，多省市布局構建低空經濟體系
中央高度重視培育低空經濟戰略新興產業，納入國家規劃。2021年2月，中共中央、國務院印發了《國家綜合立體交通網規劃綱要》[3]，首次將低空經濟納入了我國發展藍圖。2023年起低空經濟政策紛紛發布。2023年12月，中央經濟工作會議提出了打造包括低空經濟在內的若干戰略性新興產業的重要決策[4]。隨后，2024年1月1日，《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》正式實施[5]，標志著國內無人機產業將邁入“有法可依”的規范化發展新階段，支撐國內無人機產業有序增長。2024年3月，《政府工作報告》[6]提出，“積極培育新興產業和未來產業，積極打造生物制造、商業航天、低空經濟等新增長引擎”，進一步刺激了低空經濟的蓬勃發展。
圖表：我國低空經濟重要政策節點
資料來源：中國政府官網，中金公司研究部
各省市積極響應出臺支持政策，把握低空經濟發展機遇。為響應中央號召、搶抓低空經濟新機遇，地方相繼出臺政策支持低空經濟發展。據我們統計，2023年第十四屆人民代表大會第一次會議和第二次會議上，全國共有18個省（自治區）將低空經濟有關內容寫入政府工作報告，積極響應各省對國家低空經濟政策規劃。同時，也有不少省市走在低空經濟浪潮的前面，截至2023年底，已有31省市根據國家規劃出臺了多項政策支持低空經濟行業的發展，我們認為行業發展初期、政策支持與鼓勵有望直接驅動行業發展加速。
地方積極開放空域、規劃航線、設置補貼，激勵低空經濟發展。2021年9月，湖南、江西、安徽等省份被設為全域低空開放試點省份，成為低空經濟領先城市。2023年湖南編制實施全國第一部空域劃設方案，劃設了171個空域，97條低空視航線；2024年安徽獲批開放21個臨時空域、18條臨時航線，低空航線較2023年增加3條；2024年江西獲批空域較2023年增加61.5%，基本覆蓋了全省主要城市、景區及相關重點區域。其他省份也積極推進低空經濟，2023年11月，海南發布全國首張省域無人駕駛航空器適飛空域圖，對國內低空立體化空域規劃起到示范性作用。2023年12月，深圳率先推出具體補貼措施，對本市生產eVTOL航空器、大型無人駕駛航空器、中型無人駕駛航空器的企業分別獎勵1500萬元/ 500萬元/ 300萬元。
圖表：海南無人駕駛航空器適飛空域圖
資料來源：中國民航網，中金公司研究部
海內外眾多企業積極布局，eVTOL產業化趨勢加速
海內外眾多企業積極布局eVTOL產業。領先的整機開發企業包括海外的Joby Aviation、Wisk、Archer Aviation、 Vertical Aerospace、Lilium、Beta Technologies，我國的億航智能、沃飛長空、峰飛科技、沃蘭特、時的科技、小鵬匯天、牧羽航空、磐拓航空、御風未來、零重力等。其中，億航智能的EH216-S無人駕駛載人航空器于2023年12月獲得由中國民航局的標準適航證，成為全球首個獲得適航證的eVTOL，為后續企業產品的商業落地提供了良好的范例。隨著大量企業進入、關鍵技術逐步突破，我們認為eVTOL產品力提升速度有望加快、行業或迎來快速發展階段。
以史為鑒，對標新能源車，當前eVTOL處在行業發展的萌芽期
中國新能源汽車的發展歷經20余年，前期政策驅動增長，后期市場帶動爆發。復盤我國新能源汽車產業發展歷史，我們觀察到在2010-2015年行業發展初期階段，市場主要受到政策驅動，補貼直接驅動中國新能源車銷量增長、帶動產業鏈發展，2016-2022年隨著行業發展趨于成熟、補貼開始逐步退坡，市場主體成為推動行業發展的主力，2023年以來補貼政策全面退坡、中國新能源車市場進入市場化驅動階段。
圖表：新能源車行業發展歷程
資料來源：GGII，Markilnes，動力電池創新聯盟，中金公司研究部
eVTOL有望復刻新能源車行業發展路徑，2024年或成為低空經濟發展元年。我們認為當前低空經濟行業在政策、技術、供給、需求等方面的情況與2010-2015年新能源車發展初期階段近似，低空經濟行業整體處于萌芽階段，我們預期后續會有更多政策出臺支持低空經濟發展，打開低空經濟市場空間，驅動eVTOL商業化進程加速。短期看，我們認為2024-2025年eVTOL有望在規劃航線和驗證商業模式的可行性上持續取得突破，如果企業能夠順利探索出可行的商業模式、預計eVTOL產品有望加速放量，2024年或成為低空經濟發展元年。中長期看，未來隨著低空經濟政策和體制加速構建、技術逐步完善、市場認可度提升、制造成本下降，我們認為eVTOL市場有望加速進入高速成長期、呈百花齊放景象。
eVTOL或有望成為構建立體交通的核心載體，多場景的應用潛力也逐步凸顯
eVTOL提供新的空中出行方式，整體構型豐富
eVTOL借鑒汽車工業的電動化，在垂直起降、成本、噪音等方面都更有優勢，應用潛力十足。電動垂直起降飛行器（Electric Vertical Take-off and Landing，eVTOL）是空中交通的一種具體實現方式，2014年美國直升機國際協會和美國航空宇航協會正式將eVTOL概念引入。我們認為eVTOL一定程度上是電動汽車的延伸，從結構的角度來看，eVTOL類似電動汽車通過電動化簡化了很多傳統零部件，例如不需要直升機復雜的傳動裝置和發動機等；但從功能的角度來看，eVTOL卻能夠做到可以像直升機一樣起落，也可以像傳統飛機一樣巡航，卻不需要傳統飛機的超長跑道也不需要直升機高昂的運修成本。此外eVTOL由于采用電推力系統，也具有顯著的低噪音、環保等特點，也正因此eVTOL的應用潛力受到各方的普遍關注。
eVTOL普遍采用了分布式的電推力系統，但從具體的構型來看目前主要有四種：多旋翼、復合翼、傾轉旋翼、涵道構型等，彼此之間各有優劣。
? 多旋翼：多旋翼是由多個旋翼的運轉來維持飛行，整體機械結構較為簡單，因此適航認證的難度也相對較低。但是也由于多旋翼的結構設計，導致能耗相對較高，一定程度上限制了多旋翼的續航能力，同時本身構型也導致飛行速度收到制約。
? 復合翼：復合翼是由巡航動力系統和垂直動力系統復合構成，由于搭載了獨立的水平推進動力系統，因此相對于多旋翼而言能夠有效提升航程能力。但也正由于這樣的構型特點導致在巡航階段，垂直動力系統產生額外阻力，限制速度和負載。
? 傾轉旋翼：相較于復合翼而言，傾轉旋翼的巡航階段和垂直飛行階段共用一套動力系統，有更好的航程和負載能力。但這樣的傾轉結構設計和飛控系統較為復雜，同時研發的周期較長，適航認證難度較大。
? 涵道構型：涵道構型是將裸露在外的結構裝入涵道之中，因此整體的安全性更強，同時噪音更小。與傾轉旋翼類似，整體的結構設計和研發難度仍然較大。
圖表：eVTOL的主要構型
資料來源：劉巨江,譚郁松《不同構型電動垂直起降飛行器動力系統的安全性評估》（2022），公司官網，中金公司研究部
低空飛行填補了中短途高速出行的空白，eVTOL有望成為核心載體
eVTOL有望成為構筑低空飛行的核心載體。長期以來，交通運輸主要是以長距離且巡航高度在數千米的飛機航空以及中短途中低速的汽車、火車/高鐵等為主，其中城市交通主要是地面車輛和地下軌交的二維平面交通構成。而距離地面垂直距離1000米以內（根據實際需求延伸至不超過3000米）的低空空域一直尚未被有效利用。而電動垂直起降飛行器（Electric Vertical Take-off and Landing，eVTOL）的出現開啟了交通出行的新領域，其低噪音、低成本、便捷性等特點也被市場逐步廣泛關注，且在城市客運（UAM）的區域客運（RAM）、無人機貨運、個人飛行、緊急救援、消防、農業等應用場景中也具備十足的潛力。
eVTOL有望填補中短程高速便捷出行的空白，從應用的角度遠期或有望提供更高的性價比。我們認為出行方式的選擇本質是對費用、速度等綜合出行因素的考量，以往的交通工具中飛機覆蓋了上千公里以上的超長距離出行，高鐵覆蓋中長距離出行，汽車則主要覆蓋百公里左右的相對短途出行。根據Porsche Consulting的預計，eVTOL在50-400km的中短途出行來看，更具有便捷性?？紤]到當前eVTOL產業鏈仍然處于早期，隨著規?；当疽约爱a業鏈成熟加速，載人eVTOL一旦實現規模化運營，成本或有望不斷下探，根據時的科技預計，從上海浦東新國際博覽中心到蘇州東方之門單程約100公里的行程用時僅25分鐘以內，單人收費300元。我們對比常用的打車、高鐵等出行方式來看，明顯eVTOL的城際出行用時更短，且單程價格已經較打車出行更具性價比，即可以用更低的價格享受更高的速度。
圖表：eVTOL與各類出行方式的對比
資料來源：Porsche Consulting，中金公司研究部
圖表：eVTOL與駕車和高鐵的出行方式對比（上海浦東國際戰略中心到蘇州東方之門）
注：上海浦東新國際博覽中心至蘇州東方之門
資料來源：時的科技，滴滴打車，中金公司研究部
多元應用場景逐步打開eVTOL潛力，遠期或有望分階段實現。
根據沃蘭特和南航聯合發布的《客運eVTOL/飛行汽車應用與市場白皮書》eVTOL的應用或有望分階段逐步進行，第一階段主要為短途定期載客飛行、企業和私人包機、航空醫療轉運以及空中游覽；第二階段則隨著技術、基礎設施的逐步成熟有望進入到空中出租車成熟且普及的階段；第三階段來看，則是eVTOL逐步實現私人市場。
圖表：eVTOL的發展階段
資料來源：沃蘭特和南航聯合發布的《客運eVTOL/飛行汽車應用與市場白皮書（2023）》，中金公司研究部
eVTOL核心產業鏈梳理
eVTOL一定程度上復用汽車供應鏈，部分環節配套成熟已有一定的產業鏈基礎。eVTOL飛行器主要是由機身結構、電動力系統、能源系統、導航系統、通訊系統、飛控系統、電氣系統等，從成本占比來看，我們預計其中主要的電動力系統、能源系統、綜合航電等分別占到總體成本的20-30%。而中國是全球新能源汽車的主要發展國家，也孕育了電池、電機電控、結構件等具備全球競爭力的龍頭企業和頂尖技術，此外中國也積累了扎實的航空基礎，我們認為整體eVTOL的發展速度有望持續加快。
圖表：eVTOL的主要產業鏈圖譜
資料來源：各公司官網，中金公司研究部
整機：多方逐鹿低空，紛紛推出自己的eVTOL機型
eVTOL的賽道獲得認可，傳統飛機場以及車企紛紛入局。波音2023年獲得eVTOL初創公司wisk的全部控制權，聚焦于無人駕駛飛行；空客2021年9月便推出eVTOL的原型機，傳統的飛機制造商前瞻布局eVTOL。車企來看，國內的吉利、小鵬都推出了自己的eVTOL型號，德國大眾2022年6月也發布了eVTOL的原型機V.MO。此外2020-2022年期間沃飛長空、時的科技、沃蘭特、御風未來等陸續成立成為eVTOL新勢力。
圖表：國內主要廠商的性能參數
資料來源：公司官網，中金公司研究部
電池：eVTOL要求高安全、高能量密度、高功率密度的快充電池
eVTOL需搭載高安全、高能量密度、高功率的快充電池。動力系統是eVTOL的核心部件，eVTOL的動力系統主要有全電推進（純電）和混合電推進（混動）兩種模式。對于全電推進動力系統，電池是動力系統的核心部件、其指標直接決定了eVTOL的安全性和飛行性能，電池成本占比也較大、在純電動eVTOL中成本占比約為20%。相較于新能源車動力電池，eVTOL對于電池在安全性、能量密度、功率密度、快充性能、循環壽命上的要求更高。
? 安全性：eVTOL屬于航空飛行器、需要航空級的安全性，其對于安全性的要求遠超新能源車，對應在電池上會要求更安全的材料和結構體系，以及更高的一致性、可靠性。
? 能量密度：eVTOL需要實現垂直起降，并且重量（1000kg+）相比一般新能源車（50-100kg）更重，因此eVTOL需配備足夠大的電池包，一般來說續航200-300km需要100kWh+電池包。電池包自身重量不輕，同時還需要考慮到有效負載，因此需要高能量密度的電池來減輕自身負重、減少體積占比，提供更長的續航時間和更多的載客空間。
? 功率密度：eVTOL需要實現垂直起降，將重達1噸+的飛行汽車垂直抬離地面所需要的電池功率密度遠高于在地面行駛電動車的電池功率密度。根據2018年William L. Fredericks等人的研究，eVTOL與電動車的放電功率需求存在明顯差異，在起飛和下降時都需要高功率輸出，因此起飛時放電倍率是4C、下降時最高達到5C（下降時電壓降低、需輸出更高電流支撐功率），而巡航期間放電倍率低于1C。此外，考慮到緊急迫降需求，eVTOL電池還需要在低電量情況下做到高功率放電，由此可見eVTOL對于電池功率密度要求更高。
? 快充性能：eVTOL是空中出租車的載具，而快速充電能夠增加飛行器日使用頻次、提升空中出租車的投資經濟性，電池快充性能對于推進eVTOL商業化進程非常關鍵。
? 循環壽命：增加電池循環壽命能夠降低電池更換成本、增加eVTOL在全生命周期的盈利能力，同樣有助于商業化進程。
圖表：eVTOL對比電動汽車、電動半掛車在航行70英里過程中放電倍率(a)、輸出功率(b)和產熱率(c)
資料來源：Performance Metrics Required of Next Generation Batteries to Electrify Vertical Takeoff and Landing (VTOL) Aircraft (William L. Fredericks, 2018)，中金公司研究部
電池廠布局：eVTOL領域主要聚焦半固態、鋰金屬二次電池。
電機電控：強調功率密度、可靠性和安全性，龍頭企業進展順利
電機采用分布式布局，強調功率密度、可靠性和安全性。eVTOL采用分布式電推進系統，利用電力驅動多個推進器作為飛機動力裝置；分布式電推進系統動最大的優勢是將動力分散到飛行器的各個主要結構上，并可改變機體周圍的流場，提高氣動性能。通常2噸重的飛行器配8只電機(從安全性角度需要冗余)、單臺價值量10萬左右，整套電機在整機成本占比達到20%。eVTOL電機要求功率密度、轉矩密度高，主要采用永磁電機技術，并且與新能源電機相比，其性能和可靠性要求更高：
? 功率密度：電機功率密度通常是同規格新能源車EV電機的1.5-2倍，在結構和選材上具備較深Know-how，同時要求減重，體積更小；
? 可靠性：eVTOL電機可靠性要求更高，故障率10^(-7)，要比新能源車低幾個數量級；
? 邊界調節更復雜：由于飛行工況多變，eVTOL電機的邊界調節更為復雜；
? 認證標準或參考航空級：在沒有適用規章或專用條件出臺之前，當前eVTOL電機適航審定或參考相關航空級認證標準，比如海外EASA、FAA在制定電機適航專用條件中均參考了ASTM F3338-18、RTCA DO-160等航空標準或指南。
圖表：分布式電推進系統結構
資料來源：《分布式電推進飛機電力系統研究綜述》，孔祥浩等，2018；中金公司研究部
電機電控公司：航空領域對零部件精細程度要求極高，電機任何細小的變動都需要進行深入的分析和研究，相較于新能源車電機、eVTOL電機的進入門檻顯著升高。目前國內已有部分企業布局eVTOL電機，但取得量產出貨的企業相對較少。
復合材料：復合材料實現eVTOL輕量化
eVTOL對結構重量有較高的要求，這也使得當前的多數eVTOL企業大多采用復合材料作為機身的主要結構。相比于傳統金屬材料，碳纖維復合材料結構的密度大約在1.5~2g/cm^3[7]，約為鋼材的1/5~1/4，同時擁有優異的剛度、穩定性等特點。波音787之中50%左右的結構由復合材料制成，根據公司官網，小鵬旅行者X2旋翼槳葉也采用碳纖維環氧樹脂基復合材料，提升了結構剛度和輕量化水平；此外萬豐奧威的DA50RG、峰飛的eVTOL V400機身也采用碳纖維復合技術。
推進器：開放式旋翼及涵道風扇是主流選擇
電動飛機的電推進系統主要是由高功率密度電機、推進器等來組成，其直接影響飛行的穩定性和安全性等。其中推進器主要是涵道風扇和開放式旋翼兩類。涵道風扇相較于開放式旋翼的氣動效率更高、抽吸效應能夠提供額外的升力，且噪音更低，涵道設計也更安全。但開放式旋翼仍然憑借更優異的力效（推力與功率之比）和性價比得到更廣泛的應用。此外不同的旋翼實度、旋翼間距、數量等也直接影響噪音、氣動效率、安全性等問題。
空管系統：空管系統是空基礎設施的重要組成部分
空管系統是空中交通流量管理和指揮的關鍵，從而在有限的空域資源下提升空中管制效率。空管本質是基于安全性和防撞這一需求建立的集成化系統，完整的一套空管系統主要由三部分組成，空中交通服務（ATS）、空中流量管理（ATFM）和空域管理（ASM），其中空中交通管理由進一步分為空中交通管制、飛行情報、告警服務等組成。未來隨著飛行器數量的擴張，在不擴大空域的情況下，需要縮小飛行器之間的安全間隔進而提升空域資源利用率，折舊進一步需要提高空管系統的精度。此外由于飛行期間空管系統需要向飛行員提供實時的飛行指令，因此也對系統的可靠性要求較高，其中ATC系統還需要配置主用和備用兩套。
圖表：空管系統的組成和功能框架
資料來源：萊斯信息官網，中金公司研究部
飛控系統：eVTOL的“大腦”
飛控系統是eVTOL的大腦，主要用來實現飛控系統的感知、控制和決策。eVTOL需要建立一套基于電傳操縱（利用傳感器測得變化并由計算機計算處理信號，在發出指令控制飛行動作）的飛控系統，還需要解決旋翼垂直、巡航以及平穩切換等操縱性難題并平衡好輕量化、體積、適航等。傳統的電傳操作系統應用于幾十噸級的民航客機，但eVTOL的重量多為1-2噸因此eVTOL飛控系統也對體積和重量也提出了更高的要求。此外eVTOL的飛控系統也需要匹配成本結構，并達到可適航的高可靠性要求。目前來看，國內飛控供應商主要是兩類，一類是老牌研究院所等單位例如中航工業618所、南航、北航等，此外還有新興的民營企業例如邊界智控、安勝科技等。
圖表：基于電傳操縱的飛控系統演示圖
資料來源：邊界智控，中金公司研究部
風險提示
? 政策支持不及預期：eVTOL產業包括起降站等基礎設施建設、整機及零部件制造、空域管理等信息系統等，環節多、難度大、投入高。且當前eVTOL仍然處于產業發展早期，類似早期的新能源汽車，若政策支支持力度不及預期可能會導致產業發展速度不及預期。
? 產業化進度不及預期：從供給側來看，eVTOL的飛控技術、綜合航電等仍有一定難度，且飛行器的航程、速度等仍然受制于電池、電機的技術進步，若關鍵技術未有進一步突破可能存在eVTOL產業化進度不及預期的可能性。
[1]https://www.miit.gov.cn/jgsj/zbes/wjfb/art/2024/art_eea7f1d8dd25444bb370faaaf26637d6.html
[2]沃蘭特及南航聯合發布《客運eVTOL/飛行汽車應用與市場白皮書（2023）》
[3]https://www.gov.cn/zhengce/2021-02/24/content_5588654.htm
[4]https://www.gov.cn/yaowen/liebiao/202312/content_6919834.htm
[5]https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202306/content_6888800.htm
[6]https://www.gov.cn/yaowen/liebiao/202403/content_6939153.htm
[7]https://www.boscfrp.com/news/861.html
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