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国金电新姚遥丨eVTOL深度:千亿市场蓄势待发零部件赛道扩容
与汽车、高铁等传统出行方式相比,eVTOL在特定路程范围内,具有高效便捷、低噪音、低碳排放、舒适私密等优点,有望成为新型交通方式,前期应用场景预计为应急、文旅,后续逐步发展空中出租车和物流,其中空中出租车为占比预计超70%,为主力场景。根据《客运eVTOL应用与市场白皮书》预计,2030年累计国内eVTOL需求量为16316架,主要包含短途定期载客飞行、企业与私人包机、空中游览飞行、医疗转运四类,假设产品均价分别为400/600/800万/架,对应2030年eVTOL累计市场空间(仅制造)约623/979/1305亿元。
竞争:由概念向订单过渡,预计竞争逐步分化,适航进展、订单体量决定中期盈利,长期关注电动化、智能化水平。
1)构型:决定竞争的细分市场。多旋翼机型的航程多为30公里,最主要满足空中游览等文旅活动,其次可满足部分城市内交通需求;复合翼、倾转翼的航程在200-400公里范围,在覆盖城市内交通的同时,也可覆盖城际间交通出行和载货物流的需求。生产难度&落地节奏上,先后顺序预计为多旋翼、复合翼、倾转翼。
2)中期:未来2-3年行业洗牌,适航进展、订单体量决定中期盈利。行业多数企业尚处在研发、适航阶段,全球仅亿航智能实现亿元以上规模收入,多数企业还尚未形成收入。1)适航:国内外主机厂预计2026年起TC证密集落地,亿航智能截至24年4月已获得TC、PC、AC、OC四证;2)订单:销售规模上,我们测算年售几百台或为各家最保守的盈亏平衡点门槛,国内企业中小鹏汇天、亿航意向订单量居前;3)现金流:部分企业破产或者现金流紧张,未来行业收并购预计持续发生,以德国Volocopter为例,其破产后以1000万欧元的价格被万丰奥威收购。
3)长期:电动化、智能化水平的提升为长期趋势。头部eVTOL主机厂在分布式电驱、安全冗余、轻量化等方面均走在前列,长期竞争重心主要围绕在电动化与智能化水平的提升,前者体现在高功率密度电机&高能量密度电池,后者体现在感知与避障、路径规划、智能驾驶等,软硬一体的垂直整合供应链模式有利于打造更强的产品竞争力。
1)电机:百亿级前装+后装市场,格局较汽车更优。我们预计到30年累计形成前装累计131亿元及衍生后装市场累计392亿元。相较车用,高适航标准大幅提升eVTOL电机市场准入门槛,率先与头部客户合作的企业如卧龙电驱、英搏尔等具备卡位优势。
2)电池:千亿级后装市场,新技术有望加速应用。我们预计到30年形成前装市场累计98亿元及衍生后装市场累计1028亿元。相较车用场景,eVTOL对电池能量密度(400Wh/kg以上)、放电倍率(瞬时5C以上且维持时间较长)及热管理提出更高要求,在更高的性能追求和成本宽容度下,凝聚态电池、全固态电池等新技术有望加速应用。
3)航电+飞控:向自主化、智能化演进,国产化率有望逐步提升。我们预计到30年累计形成市场131亿元。相比直升机,eVTOL的多飞行模式切换致飞控难度更高,SVO技术(通过飞行自动化降低飞行员的必需技能)为重要趋势。全球飞控系统市场集中度高,国产供应商稀缺,狮尾智能、边界智能等民营飞控公司的涌现有望带动国产化率提升。
低空经济蓬勃发展,eVTOL作为重要牵引,迈向千亿市场,建议关注整机、电机、电池、航电飞控领域的领先企业。
eVTOL指以电力作为飞行动力来源且具备垂直起降功能的飞行器,具有垂直起降、智能操作、快捷机动等特点。与汽车、高铁等传统出行方式相比,eVTOL在特定路程范围内,具有高效便捷、低噪音、低碳排放、舒适私密等优点;与直升机等传统飞行器相比,具有成本和环保优势。
图表1:eVTOL在综合用时、碳排放、私密性、舒适性等方面具有较为明显的优势
作为新型出行方式,eVTOL或可替代部分传统交通方式。民航客机主要覆盖了800公里以上的长距离出行需求,高铁主要覆盖了400-1,000公里左右的中长距离出行需求,汽车主要覆盖了5-200公里左右的短途出行需求,而eVTOL主要覆盖了50-400公里左右的中短途出行需求。对于20-50公里范围内的市内交通需求,因受益于更短用时,eVTOL预计替代部分汽车、地铁等传统交通方式,而对于100-300公里左右的城际交通运输需求,eVTOL预计部分替代城际大巴、汽车、高铁等交通方式。
前期应用场景预计为应急、文旅,后续逐步发展空中出租车和物流。应急抢险、医疗救护等预计为eVTOL率先落地的场景,文旅活动预计最先落地载人飞行,而空中出租车、空中货运或是未来eVTOL的常态化用途,eVTOL预计将沿循从载物到载人、从特需到日常、从公共服务到商业化运营的发展方向。
eVTOL可以快速抵达受灾现场、获取和传递信息,缩短抢险反应时间;替代人员靠近火灾、地震、化学品泄漏等危险环境;能够在高层消防救援等特殊场景上发挥关键作用;在医疗救护方面,eVTOL能够便捷、高效、及时、精准运送和投放医疗用品,能够大幅缩短运送和抢救病患的时间,同时更快速到达水路、陆路难以前往的作业现场,提供医疗救援、空中指挥等支持。由于应急抢险下eVTOL可以非载人执行任务,降低人员风险,预计该场景最快落地应用。
主要指在低空空域内使用飞行器搭载游客开展观赏、游览、娱乐、运动等内容的飞行活动。从全产业链视角看,既包括飞行培训、低空赛事、低空运动、低空旅游、低空会展、低空飞行表演与宣传、低空文化交流等活动,还广泛涉及地面上的低空文化园区、低空消费小镇、低空飞行营地等设施和服务内容的培育建设。由于景区游览为小范围飞行,且航路固定,对基础设施的要求较低,预计在载人场景中较快落地。
低空物流在可达性、灵活性、经济性、时效性等方面具有优势,是目前商业应用较为广泛的低空经济活动场景。无人机不受地形限制,运行速度快,提升配送效率,机动性较强,可用于偏远地区和紧急件派送,相较汽车成本优势明显。货运无人机在技术上已经具备较高水平,能够支持大规模推广应用。eVTOL相较小型无人机能实现更高载重,但由于采购成本显著较高,预计eVTOL在物流领域为小型无人机的补充选择。
低空载人出行既包括通用航空已有的“小机型、小航线、小航程”城际或偏远地区交通服务,更包括未来借助eVTOL飞行器等新型交通工具,在复杂的城市空间内进行垂直起降,利用不同水平高度的低空空域,移动路径更加灵活的载人飞行。通过实现点对点运输,使得飞行路线更短直,能够极大地提高交通出行效率,有效分担地面交通压力,扩大城市交通容量。虽然该场景发展空间较大、市场普遍看好,但受技术、成本、安全及城市复杂环境等因素影响,eVTOL等飞行器应用初期将主要服务对时间敏感、愿意支付更高费用的小范围群体,距离全社会规模化推广普及相对更远。
图表3:第一阶段主要场景为应急救援、旅游观光、物流配送、商务出行等,第二阶段为市内交通、城际出行
根据《客运eVTOL应用与市场白皮书》预计,2030年累计国内eVTOL需求量为16316架,主要包含短途定期载客飞行、企业与私人包机、空中游览飞行、医疗转运四类,假设产品均价分别为400/600/800万/架,对应2030年eVTOL累计市场空间(仅制造)约623/979/1305亿元。
1)短途定期载客飞行:为eVTOL运营的重要模式之一,运营商按照预先批准的航线在两个或多个地点之间进行旅客运输服务。在现有的空域管理及运行管理基础上,该业务模式将最大程度保证飞机使用率,降低运行成本,实现可持续发展。截止2022年全国具有4000辆以上出租车的城市共计34个,共约40万辆,全国网约车运输证203万本,至2030年,全国eVTOL定班载客飞行运输量若达到出租车/网约车量的0.5%,则需要eVTOL12150架。
2)企业与私人包机:由于直升机高昂的运行成本,直升机包机市场发展缓慢,eVTOL的兴起有望改变局面。根据2021年《胡润财富报告》,中国家庭总财富达到600万以上的家庭约500万个,假设其中20%的家庭每两个月使用1次航行距离在150公里左右的出行服务,年度出行量为600万次。假设到2030年,eVTOL能够获取其中15%的市场,即90万次,以每架eVTOL每年可提供350次包机服务计算,需要eVTOL2571架。
3)空中游览飞行:空中游览是近年发展起的新业务,通常采用小型固定翼飞机或直升机执飞。假设全国100条低空游览路线架,所需eVTOL数量为1000架。
4)医疗转运:直升机在急救和运送病患方面速度比救护车快3-5倍,可以有效减低事故死亡率,遇到地面交通拥堵时,直升机救援优势更明显。直升机医疗急救在美、欧、日等国家使用广泛,我国直升机运行成本高昂,发展较慢。随着eVTOL加入航空救援体系,这一情况有望改善。根据《客运 eVTOL 应用与市场白皮书》,若中国航空医疗救援能力在2030年达到日本2020年水平,按人均比例推算,将需要595架eVTOL医疗救援飞机。
eVTOL企业绝大多数处于亏损,我们判断行业竞争中期重视生存,长期重视产品力。构型决定了细分市场,而企业生存的核心要素包括适航、订单、现金流,而产品力主要围绕更高性能(更高能量密度、功率密度)、更安全(感知与避障能力、路径规划能力)、更智能(智能驾驶技术)及更低成本(供应链降本能力)展开。
根据《2023中国垂直出行市场展望报告》,基于推进动力方式,目前在研的 eVTOL项目可分为多旋翼型、升力与巡航复合型、倾转旋翼/机翼型和倾转涵道型四大类。其中后两类因飞行器可通过改变螺旋桨/机翼/涵道方向实现飞行器的起降和巡航,又称为矢量推进型。
1)多旋翼型:适航难度低,航程较短。多旋翼型eVTOL适航认证难度相对较低,但有效载荷和航程都相对有限,主要满足低空旅游观光、市内空中出租、机场接驳等中短途交通运输场景需求为主。初创公司大多采用该构型作为第一代产品,在此基础上,逐步积累技术研发实力和供应链垂直整合能力。
2)复合翼型(升力与巡航复合构型):航程较远,但存在死重。由于配置了专用的水平推进螺旋桨,有效地提升了巡航阶段的气动效率、航程和安全性。但该构型“死重”(对当前飞行没有帮助,但因种种因素又不得不携带的部件重量)较大,限制了有效载荷的进一步提升。
3)倾转旋翼/机翼构型:相较复合翼减少死重,但适航难度更大。与前两种构型相比,倾转旋翼/机翼构型在垂直阶段和水平阶段共用一套螺旋桨,降低了“死重”,在航程、巡航速度和载重比方面优势明显,具有较好的有效载荷、最大起飞重量和运营经济性。但矢量推进的倾转机械结构对技术可靠性和飞行姿态控制带来了额外的挑战,预计适航认证难度也会有所增加。
4)倾转涵道构型:相较于倾转旋翼性能进一步增强。倾转涵道风扇构型与倾转旋翼/机翼构型类似,区别在于该构型将裸露在外的风扇结构装入涵道中,在动力可靠性、地面伤害烈度、噪声控制、气动效率等方面实现了更好的平衡。涵道风扇的设计使飞行器在悬停模式下的气动效率更高,同等工况条件下的耗电量更少,更适于中长距离的运输场景。
国内主流构型为复合翼,海外主流构型为倾转翼。据民航新型智库及2022年8月美国垂直飞行协会(VFS)发布的统计,全球目前有超过700个eVTOL设计研发项目,从构型分布上看,升力与巡航复合型有124款,多旋翼型有195款,倾转旋翼和倾转涵道等矢量推进型共有235款。
场景上,预计多旋翼覆盖短途,复合翼、倾转翼覆盖中长途。多旋翼机型的航程多为30公里,最主要满足空中游览等文旅活动,其次可满足部分城市内交通需求;复合翼、倾转翼的航程在200-400公里范围,在覆盖城市内交通的同时,也可覆盖中短途城际间交通出行和载货物流的需求。
生产难度&落地节奏上,先后顺序预计为多旋翼、复合翼、倾转翼,工作状态的数量逐级提升。
1)多旋翼:通过螺旋桨的转速控制运动方向。当前国内小型无人机主要为多旋翼构型,在农林植保、巡检等场景下发挥重要作用,技术拓展至更为大型的载人eVTOL上更为顺利,适航进展也最快,适用的文旅、应急场景对基础设施要求不高,将最快落地实际运营。
2)复合翼:从起飞到降落经历两种工作状态。将多旋翼与固定翼相结合,在多旋翼的基础上配备了机翼和水平推进螺旋桨,在垂直升降与巡航期间采用不同的推进方式,整体设计制造难度相对更高,中长途的空中交通及物流也需要搭配有范围更大的、更完善的基础设施,预计落地更慢。
3)倾转旋翼:从起飞到降落需要经历三种工作状态(垂直起降和悬停时的直升机状态、巡航高速前飞时的固定翼飞机状态、直升机模式向固定翼飞机模式转换的倾转过渡状态)。在倾转过渡状态下存在“喷泉效应”,气动干扰情况复杂,成为倾转旋翼飞行器的难点,服役多年的V-22倾转旋翼机发生过多次事故。
eVTOL制造商开发并生产一款具体的产品通常需要经历可行性验证、概念与技术发展、产品发展和运营服务四个主要阶段。
1)可行性验证阶段:评估市场前景。在这个阶段的市场拓展条线中,产品开发与市场拓展团队会围绕产品在未来的主要商业应用场景、客群结构、关注要素等方面进行需求调研,并在此阶段结束时明确产品所需满足的关键特性定义要求和顶层需求总结,对市场前景和商业可行性开展初步评估。在工程开发条线中,工程团队会针对产品各类所需技术开展前沿研究和技术储备,探索比较不同产品路径和关键技术对产品综合特性的影响,开展初期的技术仿线)概念与技术发展阶段:落地产品方案。在这个阶段的工程开发条线中,工程团队基于前期市场调研和需求总结成果,对市场需求进行需求确认与分解、概念设计细化、分子系统设计、仿真与测试等工作,建造缩比技术验证机并开展试飞工作,在此过程中不断完善技术方案,并在此阶段接近结束时完成全尺寸样机的制作和测试工作。在市场拓展条线中,随着产品设计的逐步成熟,市场拓展团队开始与各类eVTOL运营商等买方开展产品推荐和商业洽谈,就制造商未来投资、产品规划等开展前期交流,测试并收集市场反馈,并在此阶段结束前获取预售订单。在适航确证条线中,制造商就技术路线概念与局方开展初步沟通,收集局方反馈并与工程开发团队进行内部沟通和产品方案调整。
3)产品发展阶段:进行适航审定。在这个阶段的适航取证条线中,制造商需将航空器及其机体结构、机载设备等所有相关图纸、技术规范、材料、工艺和适航性限制等技术资料提交局方进行型号合格证申请。之后,制造商需与局方明确型号合格证的审定基础,包括适用的适航规章、环境保护要求、豁免、专用条件和等效安全结论。在明确审定基础之后,工程开发团队将开始制作首架适航验证机,并在此过程中开展各项测试与需求验证工作。在此过程中,开发团队会与局方共同推进飞行器性能、飞行特性、安全性能等目标的达成。同时,生产团队会逐步介入,与开发团队就飞行器生产工艺、流程、质量标准等展开合作,为产品小批量试制奠定基础。产品发展阶段以制造商获得型号合格证为标志,意味着飞行器设计符合适航标准和环保要求,是航空器投入商业化运作前最重要的里程碑之一。除飞行器OEM外,相关设备/系统供应商也需获得适航证后才有装机资格。
4)运营服务阶段:批量交付运营。在此阶段,制造商还需进一步获得单机适航证和生产许可证,建立一整套完善的生产流程与质量管理体系,才能开始批量生产并交付飞行器。三证的获得意味着飞行器制造商可以正式进入民用航空市场,在各细分市场开展销售、运营等商业化运作。
主机厂积极申请取证,预计2026年起TC证密集落地。随着各家eVTOL主机厂产品成熟度提升,主力产品取证已提上日程表。我们预计无人驾驶+客运审查要求最高,适航取证时间最长,假设为4年,而有人驾驶/货运/LSA的适航要求相对低,取证时间相对少,且预计国内适航审查周期较海外短。当前峰飞、小鹏汇天、沃飞长空、沃兰特、时的科技、御风未来的TC申请均已获受理,我们预计2026年起TC证密集落地。
目前全球eVTOL企业仅亿航实现规模销售收入。当前全球主要eVTOL上市企业包括中国企业亿航智能,美国企业Joby、Archer、英国企业Vertical等,目前仅亿航实现规模销售收入,FY24收入达0.6亿美元,多数企业尚未形成收入。
伴随收入放量,24年亿航智能的净亏损持续收窄。FY22-24公司的净亏损分别为-0.48、-0.43、-0.32亿美元,分季度来看,公司出货、收入稳定增长,亏损逐季度收窄。
eVTOL主机企业主要分为创业企业及汽车业、航空业的跨界玩家。亿航、峰飞、沃兰特、Joby、Archer等企业均为创业企业,创业团队多为原先在航空工业具备丰富设计经验的专家;沃飞长空由吉利科技集团控股,小鹏汇天由何小鹏控股,大众下场推出V.MO,均为汽车行业的跨界玩家;波音收购Wisk Aero进军eVTOL,空客下场CityAirbus NextGen四座eVTOL全尺寸原型机,为航空业的跨界玩家。
海外主机厂的背后投资人包括大量产业方。21年Joby Aviation通过与特殊目的收购公司(SPAC)以反向并购的方式在纽交所成功上市,募资超过10亿美元,算上IPO前的融资,截至目前,估算Joby的融资规模已超53亿美元,Uber、达美航空、丰田等产业方为重要投资人,其中公司已与Uber开展空中出租车业务,形成强绑定。除此之外,Archer的背后投资方包括Stellantis、波音、联合航空等;航空业巨头波音、空客也亲自下场布局eVTOL;Volocopter投资人包括工业巨头霍尼韦尔、物流巨头DB Schenker等;Vertical投资人包括劳斯莱斯、霍尼韦尔等。
国内企业背后投资人则以投资机构居多,小鹏汇天、峰飞等融资规模领先。截至目前,小鹏汇天融资超6.5亿美元,背后投资方包括IDG资本、云峰基金、红杉中国等国际知名投资机构;峰飞航空获得数亿美元投资,投资人为国际航空资本和宁德时代,和产业方形成战略合作;沃飞长空受到成都市项目投资基金支持,融资数亿元人民币。
主机厂整体仍在大规模研发投入阶段,考验各家现金流,行业预计在未来2-3年进入洗牌。FY24多数eVTOL上市企业的研发费用占净亏损额均在60%以上。部分企业形成规模收入的时点尚不明确,持续的研发收入依赖持续的融资保障。当前部分企业的现金流已紧张。
销售规模上,年售几百台或为各家最保守的盈亏平衡点门槛。以亿航为例,亿航24年各项费用(毛利-净利润)为0.71亿美元,23年单架毛利17.9万美元,对应盈亏平衡点测算为年销售397台;
eVTOL订单方面,经航空产业网最新调研统计,截至2024年11月中下旬,小鹏汇天和Eve Air Mobility公司的eVTOL分别以3000余架和近3000架订单居于前列,因eVTOL统计数据包含有公开信息的谅解备忘录、合作协议中提及的采购订单与预订单以及意向订单,海外企业数据水分较大(比如Lilium已经虽然订单量排第六,但当前在申请破产)。
国内企业中,小鹏汇天以3000余架的订单数量位居第一位,其“陆地航母”在珠海航展期间完成首飞,并与来自全国各地不同行业的12家客户签署了批量预订协议,总订单量达到2008台。亿航以1500架左右的订单数量位居第四位,其主要客户有太原西山文旅、温州文成交通发展集团、安徽合肥客户、深圳博领、江苏无锡客户、冠忠智慧出行、祥源文旅等。
纵观全球eVTOL产品开发主要技术路线,头部eVTOL主机厂在分布式电驱架构、安全冗余技术、轻量化技术等方面均走在前列,但仍需要重点攻克高能量密度的新能源电池技术、态势感知与避障技术、低空路径规划技术、低空智能驾驶技术等技术难点。
eVTOL企业适航取证不及预期:若eVTOL企业适航取证不及预期,则无法完成订单交付。
eVTOL订单不及预期:若下游应用场景文旅活动、应急救援、货运物流、载人出行等对eVTOL的订单需求不急预期,则eVTOL产业链规模将不及预期。
eVTOL消费者接受度不及预期:载人出行是最重要的eVTOL下游场景,若消费者对于eVTOL的飞行体验、飞行价格接受度较低,则eVTOL需求将不及预期。
eVTOL产品安全风险:eVTOL空中飞行存在安全事故隐患,若发生事故对行业发展将造成严重影响。
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