一文读懂低空经济:eVTOL技术
本文来自“中国eVTOL行业生态、行业发展格局分析”,更多eVTOL技术参考“中国eVTOL行业定义与技术路径分析”。
eVTOL的英文全称“ Electric Vertical Takeoff and Landing”,中文译为“电动垂直起降”。eVTOL飞行器是一种采用电力驱动、能够垂直起降的新型城市空中交通工具。
该技术在安全性方面达到了与民用航空客机相当的标准,即在十亿飞行小时内只允许发生一次灾难性事故。
噪音控制方面,eVTOL在城市运行时极为安静,起降噪音约为70分贝,巡航噪音大约为50分贝,有效减少对周围环境的影响。此外,eVTOL以电力为动力源,符合当前的环保要求。
经济效益角度,无人驾驶eVTOL的单座位成本低于有人驾驶eVTOL及传统直升机。其运营成本相较于传统直升机降低了30%以上,与燃油动力的小型飞机相比,成本可降低约70%。由于eVTOL具备垂直起降的特性,对地面基础设施的要求较低,灵活性和适应性较高。
低空经济:eVTOL行业分类
按照动力的分类方式,低空经济系列:eVTOL行业可以分为如下类别:
低空经济:eVTOL行业特征
eVTOL行业特征包括:1.与无人机、直升机相比,eVTOL具有显著优势;2.与传统出行方式相比,eVTOL效率大幅度提高;3.可实现多场景应用。
1、与无人机、直升机相比,eVTOL具有显著优势
1.与无人机对比。eVTOL能够搭载乘客和货物,采用集中式或1对1的指挥调度,通过4G/5G网络实现全球远程遥控,容易进行集群管理,可执行复杂任务如客运、救援等,有效载荷可达200-600公斤。相比之下,无人机主要用于短距离控制和简单任务,有效载荷较轻(50公斤左右)。
2.与直升机相比,eVTOL通过分布式推进系统降低了故障风险,实现全自动飞行减少人为失误,成本更低,无需驾驶员,维修成本低,实现零排放并使用绿色能源,噪音较低,体积小便于起降。这些特性使eVTOL在载重、管理、遥控能力和环保方面展现出显著优势,而无人机和直升机在控制距离、人为操作风险、成本和噪音等方面存在局限。
2、 与传统出行方式相比,eVTOL效率大幅度提高
1.成本方面:对比eVTOL(亿航216),豪华轿车(梅赛德斯S600和宝马760),电动SUV(特斯拉Model X),以及轻型直升机(罗宾逊R22)发现,综合飞行器成本、道路/机场建设、司机/飞行员年薪、维修费用及排量五大方面,轻型直升机劣势较大(各方面成本显著提升),综合成本及环保性电动SUV最具竞争力,eVTOL在购置成本上与豪华轿车相当,但在机场建设成本上更具优势。
2.效率方面。eVTOL自动化水平较高,出租车、公共汽车和共享出行通常情况下不具备,由于空中交通有限路径长度最短,通勤时eVTOL达到每小时130公里;出租车的速度为每小时60公里;公共汽车为每小时40公里;共享出行与出租车相似。综合成本及效率,eVTOL在UAM中对比豪华轿车更有经济性,具备商业化条件。
eVTOL可实现多场景应用
未来,随技术成熟和量产,应用范围将显著扩大,包括城市客运(UAM)、区域客运(RAM)、物流、商务出行、紧急医疗服务等。劳斯莱斯和罗兰贝格研究预计,eVTOL将服务于城市与区域空中交通,涵盖机场接送及长达250公里城际连接,有望缓解交通拥堵,提供偏远地区运输解决方案,并在多个关键领域发挥作用。
eVTOL应用场景主要有三个关键条件——人口密集的城市地区、100-1,000米的低空领域、点对点。目前,eVTOL运行分为无人驾驶、有人驾驶两种模式,制造商主要聚焦城市客运与货运两个主要方向例如,德国Volocopter公司开发的eVTOL项目有多旋翼、2座、航程80km的VoloCity适用于空中出租车。
低空经济:eVTOL发展历程
自2009年以来,eVTOL技术经历了快速发展。起始于NASA的Puffin概念,至2011年多项关键飞行试验的成功,进一步证实了技术的可行性。随后,通过各种项目试飞和研讨会,探索了eVTOL的未来潜力。
2016年,Uber Elevate的白皮书预示了按需城市航空运输的未来。2017年行业开始成型,随后几年中,行业规范化开始形成(适航审定)。
2020年至2024年,行业持续繁荣,众多重要事件如Joby Aviation原型机亮相、亿航获得全球首张型号合格证,以及波音的亚洲市场扩张计划,多方在eVTOL行业加码。
低空经济:eVTOL产业链分析
eVTOL产业链上游:主要包括原材料和核心零部件,例如研发设计类工业软件、关键原材料、电池、电机、传感器等。这些零部件供应商为eVTOL整机制造商提供基础组件。
eVTOL产业链中游:主要包括eVTOL整机制造商,他们负责将上游提供的零部件组装成完整的eVTOL飞行器。
eVTOL产业链下游:主要包括eVTOL的应用场景,例如交通运输、旅游观光、医疗救护、消防救援等。此外,还包括低空保障与综合服务提供商,例如飞行控制系统、空中交通管理系统等。eVTOL行业产业链主要有以下核心研究观点:
eVTOL上游分析:碳纤维有效减轻机体重量;三元电池价格有望继续下探。
随着eVTOL行业对轻质材料的需求增加,预计碳纤维的应用将进一步扩大。当前市场供应过剩,碳纤维价格将保持平稳。同时,eVTOL对高性能电池的需求推动了对电池技术的创新,尤其是在能量密度、安全性和成本效益方面,三元电池成为当前首选,由于行业产能过剩显著,预计近年三元电池将继续下探。
eVTOL中游分析:eVTOL市场初期表现活跃,主流订单量介于50至100架。
eVTOL行业正在全球范围内快速增长,以50至100架的订单量为常态,当前市场对这一新兴技术的探索兴趣浓厚。亿航智能在亚洲和东南亚市场订单众多,而小鹏汇天和时的科技TCab Tech等公司则专注于特定市场或项目的发展。
eVTOL下游分析:军工电气化路径下,国防投资推动eVTOL产业发展。
美国空军的敏捷至上项目通过军民合作和先行测试,加速eVTOL技术的发展,并设定了五个核心技术标准以优化性能和应用。该项目通过资金支持和合作研发,已向超过250家机构颁发合同,推动了超过110亿美元的市场投资,显著推进了eVTOL行业进程。
低空经济:eVTOL行业规模
预计2024年—2030年,低空经济:eVTOL行业市场规模由539.65亿元增长至2,248.32亿元,期间年复合增长率26.85%。低空经济:eVTOL行业市场规模历史变化的原因如下:
地面交通拥堵加剧。
当前交通拥堵问题成为城市交通的一大痛点。数据显示,2023年中国百城中86%的城市2023年度通勤⾼峰交通拥堵指数同⽐2022年上涨,平均涨幅为7.17%,最⼤涨幅为26.92%。涨幅TOP3城市依次为乌鲁⽊⻬、兰州、秦皇岛。百城中86%的城市2023年度周末交通拥堵指数同⽐2022年上涨,平均涨幅为5.82%,最⼤涨幅为23.62%。涨幅TOP3城市依次为兰州、武汉、⼴州。随着城市化进程加快,地面交通系统日益饱和,导致效率下降。eVTOL提供了一种避开地面拥堵的空中交通方式,能显著提高城市内部以及城际之间的移动效率。
适航审定加速。
目前,全球50%左右的eVTOL项目仍处于概念设计阶段,约1/4的eVTOL项目处于飞行测试阶段。任何单位或者个人设计民用航空器,应当向民航局申请并获得型号合格证。
根据亿航及其他企业情况,eVTOL取证周期在3年左右,2024年3月29日民航局表态将进一步提升适航审定能力,优化航空器适航标准、审定模式与技术,加强无人机适航审定体系和能力的建设。
根据国产多家主机厂TC申请日期推算,2025-2026年行业TC证将密集落地,距离eVTOL行业整体商业化生产更进一步。
低空经济:eVTOL行业市场规模未来变化的原因主要包括:预计2030年中国短途定期载客飞行eVTOL市场规模达到1,203亿元。预计2030年中国载货货运eVTOL市场规模达到737亿元。
低空经济:eVTOL竞争格局
当前eVTOL行业参与者相对其他传统行业较少,但由于正式开始商业化,集中度不高。
eVTOL行业呈现以下梯队情况:第一梯队公司有亿航智能、小鹏汇天、时的科技、沃飞长空、JobyAviation、Archer Aviation、Lilium等创新企业及传统航空公司如波音等,该梯队公司已经进行了多次成功飞行测试,与航空监管机构保持密切合作,并且已经获得或接近获得适航证书的公司。这些公司通常拥有较强的资金支持和技术背景,可能已经开始接受预订单,并且已经与航空公司、物流企业或政府建立了合作关系;
第二梯队公司为磐拓航空、上海峰飞等,该梯队企业已经初步飞行测试,具有较强的技术基础和一定的资金支持。部分正在进行适航认证过程中的早期阶段,或者与潜在客户进行谈判以确立预订单;
转载申明:转载本号文章请注明作者和来源,本号发布文章若存在版权等问题,请留言联系处理,谢谢。
推荐阅读
更多架构相关技术知识总结请参考“架构师全店铺技术资料打包(全)”相关电子书(41本技术资料打包汇总详情可通过“阅读原文”获取)。
全店内容持续更新,现下单“架构师技术全店资料打包汇总(全)”一起发送“服务器基础知识全解(终极版)”和“存储系统基础知识全解(终极版)”pdf及ppt版本,后续可享全店内容更新“免费”赠阅,价格仅收249元(原总价399元)。
微信扫码关注该文公众号作者