文 | 鈦資本研究院
在全球加速邁向低空經濟時代的背景下,電動航空作為下一代交通的核心載體,已成為政策支援、資本追逐和技術創新的熱點領域。各國政府紛紛佈局,中國出臺了交通領域碳中和實施方案,明確提出發展綠色航空,並在深圳和上海等地開展投資試點。歐美則通過法規豁免、空域開放和補貼計劃推動電動航空的商業化落地。
市場方面,預計到2035年,全球電動航空市場規模將突破80億美元,年複合增長率超過30%。城市公共交通、貨物運輸和應急救援等場景的需求激增,推動了電動航空的發展。同時,電池技術、氫能源應用和智慧化導航系統的成熟將進一步降低運營成本,提升商業化的可能性。
eVTOL行業前景如何?有哪些投資機會?近期鈦資本邀請億維特(南京)航空科技有限公司的創始人任文廣、鈦資本董事總經理康建鵬進行分享。
任文廣主持研製了中國第一款出口型預警指揮機及運8改型,曾參與ARJ21、空警200、ZDK03、蛟龍AG600等國內多個重大型號研製,為原上海飛機研究所駐陝飛工作組,在行業內被稱為“邱家軍”的主要成員。他擁有南京航空航太大學飛行器設計碩士,空氣動力學學士學位。億維特(南京)航空科技有限公司成立於2022年2月,公司專注於載人eVTOL(電動垂直起降飛行器)研發、製造,致力於UAM(Urban Air Mobility)未來空中出行解決方案。億維特的ET9型電動垂直起降飛機於2024年3月原型機首飛成功,2024年12月申請TC認證並被受理。ET9機型起飛總量2.2噸,商載5人或500千克,航速每小時200公里,航程200-300公里。
康建鵬畢業於西北工業大學宇航工程專業,擁有豐富的投資經驗,也是企業運營和市場策略的資深專家,在軍工、高科技和醫療健康行業浸潤20多年。主持人是鈦資本董事總經理趙暉,以下為分享內容:
電動垂直起降航空器(eVTOL)是一種完全依靠電力推進系統實現懸停、起飛和降落的航空器。其發展得益於電力推進技術和複合材料的重大進步,同時也反映了人們對出行方式的新需求。eVTOL的概念最早源於2009年NASA公佈的技術概念機“海雀Puffin”,隨後逐漸進入大眾視野。2014年,美國航空航天學會(AIA)正式引入這一概念,而Uber在2016年舉辦的峰會上提出的“城市空中交通”概念進一步推動了eVTOL的普及。此後,美國的Archer、Joby和德國的Lilium等頭部公司通過IPO進入資本市場,展示了這一市場的潛力。在中國,2023年億航的多旋翼機型獲得全球首張有限制的TC證,標誌著eVTOL在國內的正式起步。
eVTOL的應用場景廣泛,包括載人客運、貨運、公共服務、國防軍事、警務安防以及私人飛行等。未來,eVTOL有望成為城市交通的重要組成部分,提供更高效、環保的出行方式。
國際知名諮詢公司對eVTOL的市場前景持樂觀態度:羅蘭貝格預計,到2025年,全球投入使用的載客無人機數量有望達到3000架;到2050年,這一數位將增長至16萬架。摩根斯坦利預計,中國將成為全球最大的eVTOL單一市場,到2030年,該行業的GDP貢獻將達到260億美元(約合2000億人民幣),到2040年市場規模將達到1萬億美元(約合7萬億人民幣),到2050年市場規模將達到9萬億美元。
從產業鏈來看,eVTOL產業涵蓋上游、中游和下游三個環節。上游:包括材料、零部件製造和研發設計等。中游:以eVTOL飛行器為核心,承載整個產業鏈的發展。下游:涉及運營服務、維護保養和市場推廣等。
eVTOL作為整個低空經濟的核心,其發展離不開國家政策的支援。政府的政策支持和資金投入對eVTOL的發展至關重要。企業需要積極與政府合作,推動技術的商業化應用。
2022年12月,中共中央、國務院印發《擴大內需戰略規劃綱要(2022-2035)》指出:“大力發展度假休閒旅遊,拓展多樣化、個人化、定製化旅遊產品和服務,加快培育海島、郵輪、低空、沙漠等旅遊業態,釋放通用航空消費潛力”。在政策激勵和市場需求雙重驅動下,低空旅遊將會進入快速發展階段。23年10月,《綠色航空製造業發展綱要(2023-2035)》首次明確提出要發展eVTOL,2025年實現試點運行多地政府發佈低空經濟產業政策。23年12月,中央經濟工作會議將低空經濟列入重點打造戰略性新興產業。從中央的頂層設計,飛行管理、空域管理以及飛行安全管理等政策法規,到地方各級政府的規劃與舉措層日臻完善。
億維特團隊於2022年2月正式進入電動垂直起降航空器(eVTOL)賽道,至今已滿3年。創業前,我們看到了2020年5月歐洲航空安全域發佈的關於eVTOL市場審定的基礎檔,認為這是推動研發方向走向產品化的重要基礎。然而,當時產業鏈上下游資源匱乏,尤其是航空高壓電器、高功率密度電機和電芯等關鍵零部件供應不足。團隊第一依賴工業級無人機供應鏈,逐步搭建起初期的技術體系。隨著近年來的產業發展,中航工業體系內成立了低空經濟和民機事業部,推動了大飛機零部件的低成本轉化,為行業提供了基礎支援。同時,創業型企業也逐漸發展起來,能夠提供更完善的解決方案。新能源行業供應鏈也在積極擁抱低空領域,包括電池電芯、電機和飛控系統等。
產業鏈上下游逐漸成熟,下游應用也越來越豐富。最初,行業內普遍追求快速推出樣機,但隨著下游應用接近市場化,行業更加註重產品安全性和可靠性。新能源汽車產業鏈的成熟為eVTOL發展提供了支援,例如汽車電機行業龍頭-上市公司珠海英博爾對eVTOL企業的投資就體現了產業融合的趨勢。
eVTOL是新能源和航空產業鏈的結合,集合了大飛機的可靠性和無人機的起降便利性,為市場提供了廣闊的可能性。eVTOL具備垂直起降、分散式推進等優勢,安全性更高,環保、低噪音和智能化表現突出,使用成本低,適合高頻次使用。中國通航公司數量眾多800多家,但規模較小,平均機隊規模3-15架,飛行器保有量少。未來規劃顯示,到2040年,中國飛機保有量將大幅增長,eVTOL有望成為支撐這一增長的重要力量。
eVTOL有幾種主要技術構型:
1、多旋翼構型:技術實現相對簡單,但飛行速度和距離受限,適合短距離飛行體驗和景區點對點運輸。
2、複合翼構型:億維特採用的構型,結合了多旋翼和固定翼的優點,具備更大的載重量(可達4-5人)和更高的飛行速度(200公里/小時以上),適合城市間200公里航線任務。
3、傾轉旋翼構型:雖然飛行速度更快,但更適合艦載等特定場景,不適合中國市場。
技術路線的選擇應基於應用場景和商業化目標。目前,國際上多旋翼和複合翼構型的應用較為廣泛,選擇何種技術路徑取決於具體使用場景和目標。
eVTOL作為一種新興技術,涉及複雜的系統工程,融合了機電一體化和智能化技術。在發展過程中,關鍵技術的成熟度和應用場景的適配性至關重要。
1.關鍵技術的成熟度
eVTOL飛行器的設計和製造涉及到眾多領域的技術,如電池技術、電動機、複合材料、自動駕駛等。這些技術的發展對於提高eVTOL飛行器的性能至關重要。
低空通訊導航監測系統:作為基礎技術,低空通訊導航監測系統是eVTOL運行的關鍵。政府的介入和資金投入推動了這一系統的建設,為eVTOL的商業化應用提供了重要支援。
高性能電池和推進系統:高性能電池和輕量高效的電機電推進系統是eVTOL的核心技術之一。這些技術的成熟度直接影響eVTOL的性能和市場競爭力。
自動駕駛和飛行控制技術:自動駕駛和飛行控制技術是eVTOL實現商業化運營的關鍵。這些技術需要滿足高可靠性和安全性要求,以確保飛行安全。
空域管理與避障系統:eVTOL的飛行密度和航線管理與傳統民航飛機有顯著差異,因此空域管理和避障系統是未來發展的重點。空域的數位化孿生平臺和多旋翼技術已經取得突破,但複合翼和傾轉旋翼技術仍面臨挑戰。
未來三年內,高性能電池和輕量高效的電機電推進系統將是技術突破的重點。自動駕駛和飛行控制技術需要進一步提升,以滿足商業化運營的要求。空域管理和避障系統是未來發展的關鍵,需要持續投入和創新。
2、行業發展與人才支援
中國在eVTOL領域的發展迅速,過去一年多取得了顯著進展。目前,起飛重量超過兩噸的eVTOL原型機成功首飛的已有六個主機廠,被稱為“中國六小虎”,其中包括億維特、峰飛、沃飛長空、時的科技、沃蘭特和御風未來。這六家主機廠的發展速度令人鼓舞,儘管面臨技術挑戰,但已經取得了重要突破。
eVTOL行業的發展離不開高素質的人才支援。然而,人才短缺是當前行業面臨的主要挑戰之一。eVTOL需要彙聚航空、新能源、智慧製造和人工智慧等多領域的人才,這對企業的組織和管理能力提出了很高要求。
人才獲取與團隊穩定性需要關注以下幾點:
識別和使用人才:企業需要快速識別和聚焦專業人才缺口,並在短時間內了解候選人的背景和訴求,以滿足企業需求。
提供有競爭力的薪資和激勵機制:除了有競爭力的薪資,企業還需要通過股權激勵等方式,確保團隊成員的穩定性和成就感。
跨領域人才的融合:新能源領域的人才在eVTOL行業中扮演重要角色。企業需要吸引和留住這些人才,以推動技術進步。
eVTOL行業的快速發展導致人才流動頻繁,這對產品的穩定性和持續性提出了挑戰。穩定的團隊是產品反覆運算和持續改進的關鍵。企業需要通過長期的團隊建設和人才培養,確保技術的穩定性和產品的可靠性。
1、政府支援與政策環境
eVTOL(電動垂直起降航空器)行業在全球範圍內都得到了政府的大力支援。在美國和歐洲,政府通過訂單支持和資金補貼等方式推動行業發展,這與中國當年發展新能源汽車時的政策支援非常相似。儘管在過去一兩年中,中國政府似乎沒有推出類似的全面支援措施,但康建鵬認為,中國政府在這一領域更具遠見。在過去一年中,中國各地政府已經出臺了許多支援政策,未來幾年內,政府必將進入一攬子支援性政策和行動措施的階段。億維特等企業也將受益於地方政府的支援。
2、產業鏈的中國化與國際競爭力
圍繞eVTOL主機的產業鏈在中國已經全方位形成,從飛行器主機到空管、通訊和地面系統,全部由中國企業設計、製造和建設。未來,中國有望形成自己的行業標準,並將這些標準輸出到國際市場,就像高鐵和新能源汽車一樣。未來中國的低空經濟和低軌衛星網路將為全球60%甚至80%的人口提供服務,這些人目前無法消費波音、空客等大飛機的服務。發展eVTOL產業不僅是為了滿足國內需求,更是為了打造一個“第二民航產業”,並最終與美國企業在全球市場展開競爭。
3、投資機會與企業戰略
億維特的國際化戰略是必然的,未來將不僅輸出產品,還會輸出標準和服務體系。中國企業的國際化將對其他地區產生深遠的戰略影響,尤其是在東南亞等地區。儘管行業熱度持續,但企業需要謹慎評估風險,並確保在時間軸上實現切實的進展,讓投資者和政府看到實際成果。
4、技術獨立與商業化路徑
億維特在技術方面堅持關鍵核心技術的獨立性,依託電推進系統和飛行器主機的研發優勢,不斷挑戰自我,實現目標。同時,億維特也在積極探索商業化路徑,將技術轉化為商業價值。企業在技術開發和商業化之間需要找到平衡,既要保持技術領先,又要確保產品的市場競爭力。
Q1:如何看待eVTOL技術程度與資金問題的平衡?
A:在eVTOL(電動垂直起降航空器)這一新興賽道中,技術成熟度與資金管理是企業能否成功的關鍵因素。儘管失敗和破產在創業領域是常態,但在電動航空領域,中國有望憑藉新技術競爭脫穎而出。任文廣強調,企業在發展過程中需要平衡好技術、資金和人才三方面的關係。
企業在技術發展上需要設定合理的里程碑和階段性目標,以確保資金的有效利用。資金的獲取和使用效率至關重要,企業必須將資金花在刀刃上,以實現技術突破和產品反覆運算。技術過於超前可能並不適合航空業的謹慎特性,因為安全始終是航空領域的核心競爭力。因此,企業在技術路線選擇上需要謹慎,避免因技術方向錯誤而導致的災難性風險。
人才是eVTOL行業的核心競爭力之一。企業不僅要找到合適的人才,還要確保團隊成員在目標和行動上保持一致。團隊的穩定性和文化至關重要,尤其是在面對重大挑戰和機遇時。團隊成員之間的矛盾可能比沒有矛盾的概率更大,因此建立一個穩定、高效的團隊是企業成功的關鍵。
資金的獲取是企業發展的基礎,但如何使用資金同樣重要。企業在與投資者溝通時需要提出合理的里程碑和階段性條件,確保資金的使用效率。企業需要在資金使用上做到精準高效,以實現更多價值。此外,企業在資金管理上需要具備靈活性,以應對市場和技術變化。
儘管eVTOL行業面臨諸多挑戰,但我們對中國的行業發展前景持樂觀態度。國家對eVTOL的認可和支持為行業提供了良好的發展土壤。目前,億維特和部分企業已經實現了原型機的首飛和快速反覆運算,為下一步的快速發展提供了先決條件。就像新能源汽車行業的發展歷程一樣,eVTOL行業在中國有望孕育出更多優秀的企業和投資機會。
創業本質上就是解決問題的過程。企業在發展過程中需要逐步形成技術壁壘和專業壁壘,這些壁壘將成為企業未來發展的護城河。風險是創業的一部分,沒有風險就不是真正的創業。企業在面對風險時需要保持平常心,通過合理的資金管理、技術路線選擇和團隊建設來降低風險。
Q2:國內產品有沒有比較核心的卡脖子核心技術?有哪些技術難點?
A:eVTOL(電動垂直起降航空器)是航空產業鏈和新能源產業鏈的結合點,而中國在這兩個產業鏈上都不缺基礎。從孤立角度看,中國在設計方面沒有不可逾越的堵點,不存在顛覆性的挑戰。目前,行業關注的焦點主要集中在電池領域,尤其是高能量密度、高倍率電池的研發推進。雖然這不是中國的短板,但全球都在等待這一領域的突破,而中國在固態電池等方向上具有一定優勢,有望在航空領域取得較好應用。
此外,電推進系統和航空電通信系統在國內的啟動時間比國外稍晚。一些同行採用斯洛尼亞的EMRAX電機實現首飛,但EMRAX系列本身並非為飛機的生存特性設計,而是外轉子設計方案,在飛行狀態下存在防護性等方面的提升空間。目前,中國在航空電池和電推進系統方面已有創新企業參與,大廠也在向這個方面聚焦,依託中國產業鏈的支援,這些難點在未來會有較大提升,雖不算顛覆性進展,但要做好仍需時間和應用嘗試。億維特自研的電機就已經取得了極大的進步,單槳拉力已達650公斤。
Q3:如果採用國外的這些電機,對整體設計有哪些影響?
A:eVTOL(電動垂直起降航空器)的電推進系統(EPS)在設計和應用中面臨一些挑戰。首先,電推進系統的效率可能並非處於最優狀態,尤其是在升力段時,其設計可能並非最理想。任文廣指出:電機、電控和螺旋槳需要作為一個整體進行一體化設計,以達到最佳效率,但目前這些元件往往是選配組合,未必能達到最優效果。
此外,飛機控制過程中對回應速率有特定要求,電機和電控系統可能需要開發一些特殊功能,例如在平飛階段鎖定螺旋槳、調整回應頻率以及在降轉速時啟用反向功能等。這些功能都需要根據具體需求進行定製開發。然而,國外供應商是否能夠配合原廠商進行這些升級和定製存在不確定性。
過度依賴國外供應鏈可能存在潛在風險。特別是對於飛機這種具有戰略意義的產品,美國可能會通過其空軍的敏捷專案等手段對相關技術進行限制,導致“卡脖子”問題。破產的德國Volocopter就是因為美國電機問題錯失了法國奧運會上的商用飛行。因此,企業在開發eVTOL時需要考慮供應鏈的自主性和安全性,以避免因外部因素而受限。
Q4:未來國內的企業在動力系統這塊都應該走自研的道路嗎?
A:航空工業的發展歷史表明,核心分系統的外部依賴在早期階段是行不通的,只有在相對成熟期,由於專業化分工,才可能進行剝離。投資人也關注到類似問題,包括飛控領域,主機廠商可能會自行開發相關系統,這與新能源汽車行業的發展歷程相似。這符合產業發展的規律,尤其是在航空工業中。
動力系統一直是中國航空人幾代人的痛點,因為“缺機少心”無法進行正向設計。然而,億維特在電推進系統方面取得了重大突破,其電機性能與世界最先進的美國產品相當,扭矩和拉力等指標來看,已經可以媲美。企業必須自主進行技術研發,否則就會出現各種不同形狀但實際性能不佳的產品。天底下能飛的鳥長得都一樣,只有那些飛不遠或不能飛的鳥才長得不一樣。這表明,只有掌握核心技術,才能確保產品的性能和競爭力。
Q5:採用哪些工藝流程,或者設計方法,可以達到提高拿TC證的效率?
A:在eVTOL(電動垂直起降航空器)的發展過程中,適航認證是一個關鍵環節。eVTOL的適航認證需要經過嚴格的設計驗證、地面實驗和試飛等環節。對於大型飛機,適航條款(如25部)通常包含300到400條要求,而eVTOL的專業條件相對較少,大約70到100條。儘管如此,適航認證的難度依然很高,尤其是對於電動航空這一新興領域,審查方和被審查方都需要經歷一個摸索過程。
審查方(如民航局)對電動航空這一新興技術持謹慎態度,因為一旦簽署適航意見,審查員需終身負責。因此,審查員需要企業證明其設計和流程的可靠性,而不是逐項審查每一個細節。審查資源有限,民航局的審定處人手不足,難以應對大量專案。例如,華東局的審定處僅有10人,分成三個專業組,負責飛機、飛艇、氣球等多個子系統的審查。
被審查方(如eVTOL製造商)需要證明其設計和流程的可靠性,通過嚴格的測試和驗證來滿足適航要求。企業需要展示其體系保障能力,確保每一個環節都符合標準,以減少審查員的疑慮。
目前,民航局採用區域審查的方式,由六個分局負責不同地區的審查任務。例如,江浙地區的審查由華東局負責。為緩解人手不足的問題,南京航空航太大學成立了審定研究院,承接華東局的部分任務,提供更多的專業支援。
企業需要在關鍵技術節點上取得突破,展示其研發速度和效率。例如,億維特在電推進系統方面取得了重大突破,其電機性能已達到世界先進水準。企業需要通過嚴格的測試和驗證,證明其設計和流程的可靠性,以獲得適航認證。
Q6:未來幾年針對eVTOL動力能源的選擇,固態電池和氫能,哪個您更看好?
A:儘管氫能在能量密度上有一定優勢,但其在實際應用中存在諸多限制,相比之下,固態電池可能是更優的選擇。氫能在同等重量下可以達到約1000瓦時/公斤的能量密度,但需要配備氫燃料電池系統和儲氫罐,這增加了系統的複雜性和重量。目前成熟的鋰電池系統能量密度約為300多瓦時/公斤,打包后實際使用效率約為270-280瓦時/公斤,約為氫能的三到四倍。
氫能系統無法實現大功率放電,這限制了其在需要高功率輸出的場景(如起飛和著陸)中的應用。因此,氫能系統無法單獨使用,必須與鋰電池混合使用。氫罐的體積較大,即使在同等重量下,其內部空間利用率較低。無論是載人還是載物,內部空間都是一個重要的指標,因此氫能在空間利用上顯得不夠實用。
固態電池未來有望達到500-600瓦時/公斤的能量密度,封裝效率可提升至90%以上,實際使用中接近500瓦時/公斤。這使得固態電池在能量密度上與氫能的差距大幅縮小,甚至在某些應用場景中可以達到相近的水準。固態電池的充電方式更為便捷,不需要複雜的氫氣儲存和加註設施,這在實際應用中具有顯著優勢。固態電池在載人和載物的場景中更具優勢,尤其是在需要高效利用內部空間的情況下。對於小型無人機或任務載荷較小的場景,氫能可能有一定的應用機會,但在大型航空器中,固態電池可能是更優的選擇。
eVTOL應用場景廣泛,涵蓋載人客運、貨運、公共服務、國防軍事、警務安防以及私人飛行等,未來有望成為城市交通的重要組成部分。羅蘭貝格預計到2025年全球投入使用的載客無人機數量有望達到3000架,到2050年將增長至16萬架;摩根斯坦利預計中國將成為全球最大的eVTOL單一市場,到2030年該行業的GDP貢獻將達到260億美元,到2040年市場規模將達到1萬億美元,到2050年市場規模將達到9萬億美元。
eVTOL產業發展離不開國家政策支援,政府的政策支持和資金投入至關重要。2022年12月,中共中央、國務院印發《擴大內需戰略規劃綱要(2022-2035)》指出要加快培育低空旅遊業態,釋放通用航空消費潛力。2023年10月,《綠色航空製造業發展綱要(2023-2035)》首次明確提出發展eVTOL,2025年實現試點運行,多地政府發佈低空經濟產業政策。2023年12月,中央經濟工作會議將低空經濟列入重點打造戰略性新興產業,從中央到地方的政策法規和規劃舉措日益完善。