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7000字详解丨飞行汽车产业链上中下游

发布时间:2024-08-21 来源:银创智库


7000字详解丨飞行汽车产业链上中下游

 银创智库 银创智库 2024年08月21日 08:30 


  导 读  

飞行汽车作为新型交通工具,结合汽车与航空器功能,旨在缓解城市交通压力。其技术门槛高,需克服技术、法规和资本壁垒。飞行汽车环保、安全、高效,但市场接受度低,面临技术、安全、成本和基础设施等挑战。然而,随着应用场景的丰富和市场需求增长,预计飞行汽车市场规模将持续扩大,成为低空经济的重要载体。

 

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行业定义

飞行汽车是一种新型的交通工具,它结合了汽车和航空器的功能,能够在道路上行驶并在必要时垂直起降进行空中飞行。其旨在利用未占用的近地空间来缓解现有城市交通网络的压力从而解决交通拥堵问题。不同于传统地面交通系统,受限于其物理空间。飞行汽车分为两类,一类是飞行器与汽车融合、飞行与地面行驶自由切换的陆空两用载具;另一类是电动垂直起降飞行器(eVTOL),采用电力驱动、能够垂直起降的新型城市空中交通工具。目前,飞行汽车主要以电动垂直起降飞行器为主。

总体来看,飞行汽车是一种新型航空革命性飞行器,集合了新概念、新能源、新材料、新技术 。它被设计用于城市低空和智慧出行,具有智能技术应用、起降方便、电气化、低噪音、低排放、巡航效率高、保障要求低、更加便捷安全等优势。


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行业分类

按照起飞方式的分类方式,飞行汽车行业可以分为如下类别:

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eVTOL具有不同的配置, 主要基于动力分为四种类型:

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行业特征


3.1 行业门槛高

飞行汽车行业是一个高度技术密集型和资本密集型的领域,其行业壁垒主要体现在技术壁垒、法规壁垒和资本壁垒。飞行汽车融合了航空航天和汽车领域的多项尖端技术,包括电动垂直起降(eVTOL)技术、自动驾驶技术、高性能电池和动力系统等。这些技术需要高度专业的知识和大量的研发投入和资金支持。大规模的资本投入不仅用于技术研发和测试,还包括制造设施的建设和市场推广等。飞行汽车需要通过严格的适航认证,这涉及到型号合格审定,生产许可证和适航证。中国的航空管理机构对飞行汽车的认证要求比较高,这使得新进入者必须具备强大的合规和技术能力才能获得市场准入。

3.2 飞行汽车比传统交通方式更优越

与传统直升机相比,飞行汽车通常采用电力为能源,实现低碳排放,使用起来更加环保并且降低了噪音排放。大多数飞行汽车为无人驾驶,大幅减低了人为失误导致的事故概率。与地面交通方式相比,飞行汽车更节约时间,不会被交通拥堵所影响。空中交通效率更高,飞行汽车的速度通常在130km/h而地面交通方式则只有飞行汽车的二分之一。

3.3 发展速度快

随着城市化进程的加快和交通拥堵问题的加剧,市场对飞行汽车的需求不断增长。飞行汽车能够提供快速、高效的出行解决方案,特别是在城市间短途运输和紧急救援等领域具有广阔的应用前景。中国政府也在积极推动低空空域的开放,为飞行汽车的应用铺平道路。


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产业链分析

飞行汽车行业产业链上游为生产环节,主要作用为提供原材料和零部件;产业链中游为研发组装环节,主要作用为组装生产飞行汽车;产业链下游为销售分发环节,主要作用是消费,提供服务。

飞行汽车行业产业链主要有以下核心研究观点:

飞行汽车依赖传统航空航天供应商。

典型的eVTOL产品含有上百套设备,十多个子系统,设备间的机械、电气、通讯接口繁杂,对下游主机厂系统集成和整机研发提出高要求。eVTOL飞行器主要由机体子系统、导航通讯与飞控子系统、动力子系统和能源子系统构成。从目前eVTOL供应链发展趋势判断,导航、通讯与飞控子系统作为eVTOL的“大脑”和“眼睛”,因其技术壁垒和适航认证门槛较高,在未来相当长时间内仍需依赖传统航空航天供应商提供软硬件解决方案。eVTOL的飞行控制较直升机、飞机等传统飞行器而言,需特别解决基于多旋翼垂直起降、基于常规固定翼水平飞行以及垂直-水平两种飞行状态的平稳切换等技术难题,目前全球主机厂通常只掌握其中一两项技术,仍是目前主机厂产品研发的短板。

产业链中游企业占据行业核心地位,企业科研能力为核心竞争力。

产业链中游占据全产业链价值的50%以上,负责整合上游原材料、零部件及系统集成,并满足下游市场需求。整机产品如飞行汽车和其系统,主要制造商包括大疆、亿航智能、中航沈飞等。全球已有eVTOL产品出现,行业竞争激烈。尽管中国eVTOL行业起步较晚,规模较小,但在低空经济热潮、政策支持、技术成熟和商业模式创新等因素推动下,发展潜力巨大。


4.1 产业链上游说明

飞行汽车上游分为原材料,零部件&元器件,能源&动力系统和航电系统。

上游环节的复杂性源于其对高技术水平、高精度和高可靠性的要求,以及对全球供应链的依赖。

1)能源&动力系统:是飞行汽车的重中之重,多采用分布式推进系统,其动力冗余设计使得飞行器更加安全。目前电池的产业来看,中国属于全球领先的水平,电池技术已经达到比较成熟的状况,可以支持中短程eVTOL在城市中规模化运行,可为吨级eVTOL提供200km的飞行距离并还有巨大的提升空间。电池技术的进步将带动eVTOL机型效率、成本、载重等方面的全面提升。从市面上的动力系统供应情况来看,T-Motor产品系列齐全,从小飞机到大飞机,从低电压到高电压一应俱全,测试数据全面详实,其他家规模略小,但各有侧重。总体上目前市面上的产品性能稳定,技术成熟,基本可以支持大规模的运行。

2) 航电系统:包括传感器系统,导航系统,飞控系统和通讯系统,是无人机的“大脑”,也是飞行汽车最核心的子系统。飞控系统由飞行控制器和各种传感器组成。目前主要的飞控供应商有三类,第一类是传统的老牌飞控系统供应商(市场份额为50%),以军工单位、研究所及高校为主,包括中航工规618所、航天、北航、南航等,这类单位技术扎实,但是价格较高;还有一类是新兴的民营公司(市场份额为30%),如致导、边界智能、创智、翊视等,也逐步成长起来,在军用项目和eVTOL领域积累经验,性价比也比较高,更愿意为支持eVTOL未来在城市大规模运行而进行新领域的投入;第三类为外资企业,市场份额约20%。

通讯系统中,目前消费级以及工业级无人机主要采用无线电进行通讯,逐渐开始引入4G/5G,军用无人机主要用数据链和卫通。随着5G网络的铺开,未来5G可能会被无人机厂商大范围使用,替代其他产品。华为、中兴等公司也在积极的与行业合作伙伴进行尝试。

导航系统中,高精度的惯导价格高,主要依赖军工体系的产品,如中航工618所及中国航天13所、16所、33所等。随着汽车工业的发展,也涌现出大量MEMS传感器的供应商,产品技术成熟、成本低、可靠性好。当前eVTOL主流方式是采用MEMS传感器、GNSS等,通过数据融合算法提升性能和鲁棒性以满足飞机对导航系统的要求。目前市场上的解决方案提供商有创衡、西安精测等。

3)原材料和零部件:属于成熟技术,壁垒不高,成本也基本透明。这些部分包括碳纤维,玻璃纤维,钛合金,铝合金,起落架和螺旋桨等。目前,原材料采用碳纤维复材,低成本高效率的热塑性复材或为趋势。复合材料使用占比70%以上,主要用于结构件和动力系统;其中,超过90%复合材料为碳纤维,以及约10%的复材以保护膜的形式使用玻璃纤维增强。以小鹏汇天X2整机eVTOL为例,飞行器重560千克,其中机身部分由100+个碳纤维零件制成,重量为85千克。此外,由于eVTOL的体积较大,消费级或者工业级无人机机体生产厂家可能很难制作出这个尺寸的模具和产品,主要的供应商来自通航厂家。但是从技术的角度来看,消费级或者工业级无人机厂家、汽车车体厂商均有实力进入这个领域。

飞行汽车参与的低空经济中的关键载体有地面基础设施和低空通信。

1)地面基础设施:是各类低空经济活动的关键载体,当前地面基础设施的主体是通用机场。2023年中国通用机场451个,已超过运输机场,但仍不能满足庞大的市场需求。要在“扩数量、提质量”上一并下功夫,结合新型城镇化建设,显著增加超大城市、特大城市、大城市的通用机场数量。与此同时,提升通用机场的数字化、智能化、信息化水平,优化服务品类,也是提高管理效率的重要因素。

2)低空通信领域中:雷达是应用最为广泛的产品,预计到2025年中国低空监测雷达行业的市场规模将达到25.6亿元。雷达按用途可分为预警雷达、监测雷达、气象雷达和航行管制雷达等。其中:低空监测雷达主要用于检测无人机、飞行器和其他低空飞行物体,应用范围包括军事、空中保安、空中探测、空中娱乐等。中国低空监测雷达行业的市场规模在过去几年中呈现出良好的发展态势,年均增长率达到了7.2%,市场规模达到了14.8亿元,并且在未来呈现出良好的发展趋势。


4.2 产业链中游说明

产业链中游聚焦于整机设计制造,在整个产业链中占有核心地位

产业链中游占据全产业链价值50%以上,承担着对上游的原材料、零部件、系统集成等方面的整合及满足下游应用市场需求的重任。整机产品包括飞行汽车和其系统;制造商有大疆、亿航智能、中航沈飞、航天彩虹、沃飞长空等。中国eVTOL行业起步稍晚,因此现阶段体量小,但是未来潜力大,受益于低空经济热潮、政策支持、上游技术成熟、商业模式创新等因素有望实现高速发展。目前,多个独角兽公司已进入产品研发测试环节并快速进行全球布局;传统行业巨头采用投资与合作研发模式并行推进;另有部分制造商专注于电动垂直飞行器的商业应用探索。其中,亿航智能自主研发的“空中的士”亿航EH216-S无人驾驶载人航空器于3月18日上架淘宝,标价239万元,该产品座位数为2个。该产品2023年获得中国民用航空局正式颁发的型号合格证,成为全球首个获得型号合格证的载人级无人驾驶电动垂直起降航空器。

中游企业的发展将取决于科技水平的提高。

飞行汽车行业是典型的科学研发成果产化并引发生产力革命的和科技革命的行业。历史积累和科研团队很重要。汽车的测试时间和其他研发过程是行业中的主要壁垒,打破壁垒需要强大的资金支持,充足的时间和顶尖的技术团队。一台航空器最核心的竞争力是飞行控制系统的研发能力,与产业链上游不同,中游企业着重于飞控系统软件的开发与编写,上游则为飞行器汽车提供硬件支持。各公司技术路线不同导致各公司的飞控系统侧重点不同,对整机研发的理念也有影响。比如,Joby Aviation的eVTOL飞行器具有较长的续航能力(150英里)和较高的速度。Lilium采用电动风扇技术,其LiliumJet具备300公里的航程和300公里/小时的速度。Volocopter则侧重于短途城市飞行,其飞行器设计为适应复杂的城市环境。随着技术的成熟度提高,市场接受度和企业的商业化进程将受影响提升。预计未来5-10年内,飞行汽车技术将逐渐成熟并大规模应用,飞行汽车的性能和安全性将进一步提升,市场需求也将快速增长。例如EHang在无人机和自动驾驶技术领域已经具有领先优势,其AAV已经在多个城市开展试运营,提供物流、巡逻等多种服务。通过智慧城市管理平台,EHang实现了多元化的收入来源,提高了整体盈利能力。


4.3 产业链下游说明

低空经济辐射面广,能满足多种应用场景。潜在的低空飞行场景可以按照生产作业类、公共服务类、航空消费类这三类进行细化产业门类和服务链条的拓展。

无人机等低空飞行器在国土资源勘查、工程测绘、农林植保、环境监测、警务活动、交通疏导、气象监测等方面发挥重要作用,提升城市管理的智能化和效率。

1)应急救援:低空飞行器可以快速到达事故现场,进行紧急救援和医疗救护,提高救援效率和成功率。

2)交通运输:低空飞行器用于市内、城际、跨境等客货航线的开通,探索在交通枢纽和商务区开展低空飞行联程接驳应用,为城市交通提供新的解决方案。

3)物流配送:无人机在快递、即时配送等物流服务领域的应用,通过无人化配送方式,提升配送效率,降低成本,增强物流服务的便捷性和安全性。

4)文体旅游:低空经济与旅游业结合,发展低空文化园区、低空消费小镇、低空飞行营地等,鼓励开展低空运动、低空旅游等活动,为游客提供新颖的旅游体验。

5)农业植保:植保无人机在农业发展中应用广泛,通过精准施药和监测,提升农业生产效率和质量,促进农业可持续发展。

6)工业巡检:低空飞行器在工业领域用于设备巡检、监测和维护,提高工业生产的安全性和效率。

7)环境保护:在环境保护领域,低空飞行器可用于监测环境污染、森林防火、国土测绘等,为环境保护提供技术支持和数据支撑。

飞行汽车的管理与保障可分为空域管理系统和机场管理系统。

空域管理系统是空管人员实际用于管理空中交通运输的信息处理系统,主要由三层构成,即空域管理,空中交通流量、容量管理和空中交通服务。目前中国空域管理能力对比发达国家尚还不足,2023年人均通用航空飞行量和人均通用航空器拥有率仅为全球平均水平的20%和6%。空域管理主要由军方负责牵头,侧重于安全管理,尚未建立低空空域飞行安全、效率与经济性、公平性的全面评估机制;基础设施缺乏整体规划与布局建设。


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行业规模

预计2025年—2030年,飞行汽车行业市场规模由55.61亿人民币元增长至248.49亿人民币元,期间年复合增长率34.90%。

飞行汽车为低空经济重要载体,未来应用场景丰富。

随着未来飞行汽车全球量产,其应用场景将大幅拓展。潜在应用场景涉及城市客运(UAM)、区域客运(RAM)、城市物流配送、商务出行、紧急医疗服务、私用飞行器等多种场景模式,大致可分为载人客运、载物货运、公共服务、警务安防、国防军事及私人飞行等六大类行业场景。除此之外,飞行汽车的应用有望解决偏远岛屿或山区的运输,或灾区救援行动等问题,还可服务于旅游观光、农业生产等重要领域,拓展野生动物保护、地质勘探、国土资源普查与监控、测绘、电力巡检等行业应用。eVTOL 作为城市空中交通的载运工具,能够渗透到城市中心,进行点对点的交通运输,主要解决人口密集的城市空间内、城郊及城际点对点的空中运输,在拥挤的城市内、城郊、都市圈进行短程通勤时具有显著的成本效益。

未来市场需求逐步扩大。

从需求的角度来看,随着城市化进程的加快和交通拥堵问题的日益严重,消费者对更高效、更便捷的出行方式的需求愈加强烈。飞行汽车作为一种新型的交通工具,具有垂直起降、空中飞行等特点,能够有效缓解地面交通压力,提高出行效率。中国飞行汽车市场展现出巨大的潜力。高达85.8%的中国受访者表示在未来愿意尝试飞行汽车产品及服务。具体而言,36.4%的受访者更倾向于直接购买飞行汽车,而29.8%的受访者更偏好于租赁飞行汽车。中国飞行汽车行业市场规模在未来会随着技术的不断进步和消费者需求的增长,呈现增长趋势。

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政策梳理

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竞争格局

飞行汽车行业目前可以划分为三个梯队:第一梯队主要由技术领先、资金雄厚的大型企业组成。这些企业在技术研发、市场推广和政策影响力方面具有明显优势。例如,美国的Joby Aviation和中国的亿航智能等公司。第二梯队包括具备较强技术实力和创新能力的中型企业组成,这些企业正在积极进行技术突破和市场扩展。代表公司包括沃飞长空等。第三梯队为初创公司和小型企业,它们在某些技术领域有独特优势,但整体资源和市场影响力较弱。这些企业通常依赖于外部投资和合作来推动技术研发和商业化。

预计未来行业竞争愈发激烈,更多企业投资和进入飞行汽车行业。

由于现阶段大部分企业仍在进行适航认证的步骤,大部分市场份额由亿航智能占据。但是预计在2028年后大部分企业会完成商业化并进入市场。随着城市化进程的加快和交通拥堵问题的加剧,市场对飞行汽车的需求日益增加。飞行汽车作为一种新型交通工具,能够有效缓解地面交通压力,提高出行效率。市场需求的增长为行业的发展提供了广阔的空间,同时也吸引了更多的企业和资本进入这一领域。随着技术的进步和市场的成熟,中国飞行汽车市场就会迎来更多的参与者。

飞行汽车的技术研发能力将成为企业核心竞争力。

在飞行汽车的研发中,最主要的门槛是基于飞行控制系统的研发能力,这一台航空器它最核心的竞争力。预计未来10年内,随着技术成熟和市场需求增长,行业的竞争激烈程度将显著提升。飞行汽车企业通过多元化的方面来实现竞争,包括销售飞行器、提供维护和运营服务、以及开发和运营空中出租平台。比如,EHang除销售其AAV外,还运营智慧城市管理平台,提供空中巡逻、货物运输等服务,进一步提高了竞争力。其他方面比如JobyAviation的eVTOL飞行器具有较长的续航能力(150英里)和较高的速度(200英里/小时)。Lilium采用电动风扇技术,其Lilium Jet具备300公里的航程和300公里/小时的速度。Volocopter则侧重于短途城市飞行,其飞行器设计为适应复杂的城市环境。技术能力将影响着适航认证和商业化进程并且决定了企业在技术创新和市场竞争中的地位,只有不断增强技术研发能力,企业才能在飞行汽车市场中脱颖而出,占据有利地位。



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