eVTOL 产业发展迅猛
在低空经济的广阔版图中,eVTOL 堪称一颗耀眼的明星,占据着举足轻重的地位 。作为低空经济的前沿赛道,eVTOL 将享受诸多产业政策红利。从 2021 年国务院将 “低空经济” 纳入国家规划,到《“十四五” 通用航空发展专项规划》《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》等一系列政策的发布,再到 2023 年中央经济会议提出打造低空经济等战略性新兴产业,2024 年 “低空经济” 首次被写入政府工作报告,其战略高度不断攀升。
政策的春风吹绿了 eVTOL 的发展田野,市场规模呈现出爆发式增长。据 CRI 元哲咨询数据,2023 年全球 eVTOL 市场规模为 28 亿美元,预计 2032 年将达到 701 亿美元,2023-2032 年 CAGR 约为 43% 。中国市场同样潜力巨大,2023 年中国 eVTOL 市场规模达到 9.8 亿元,同比增长 77.3%,中商产业研究院预测 2024 年将增至 32 亿元 。全球范围内,越来越多资本开始将目光投向原来小众的 eVTOL 创业赛道。2022 年 5 月以来,eVTOL 领域投融资日益活跃。据不完全统计,2021 年以来涉及 eVTOL 的投融资事件合计有 22 起,投融资规模较大,多为数千万人民币、1 亿人民币规模。在政策支持与资本青睐的双重加持下,eVTOL 产业迎来了黄金发展期。
eVTOL 产业链全景概览
eVTOL产业链结构
上游
- 电池
- 动力系统
-
- 电机&电控
- 螺旋桨
- 飞控系统
-
- 舵机
- 系统提供商
- 通讯系统
- 导航系统
-
- 传感器
- 导航解决方案
中游
- 主机制造
下游
- 载人客运
- 载物货运
- 低空旅游
- 城市管理
- 警务安防
- 应急救援
eVTOL 产业链犹如一棵枝繁叶茂的大树,涵盖了从上游到下游的多个关键环节。上游主要包括原材料与核心零部件供应,中游聚焦于整机研发与制造,下游则拓展至运营服务与市场推广 。
在这个产业链中,零部件环节扮演着举足轻重的角色,堪称整个产业大厦的基石。它不仅直接影响着 eVTOL 整机的性能、安全性和成本,还在很大程度上决定了产业发展的速度和规模。优质的零部件能够提升 eVTOL 的飞行效率、续航里程和可靠性,使其在市场竞争中脱颖而出;而先进的零部件技术更是推动 eVTOL 产业创新升级的关键动力,为实现更高效、更安全、更环保的城市空中交通提供可能。
潜力零部件大盘点
在 eVTOL 这座产业大厦中,有几类零部件宛如闪耀的明珠,凭借其独特的优势和巨大的潜力,成为了众人瞩目的焦点。它们不仅在当前的 eVTOL 发展中发挥着关键作用,更是引领着未来技术创新和产业升级的方向。
(一)非晶电机:高效动力担当
非晶电机,堪称 eVTOL 的 “心脏”,在整机价值量中占比约 40%,地位举足轻重 。它具有铁芯损耗小、效率高、体积小等显著优势,能完美契合 eVTOL 电机小型化、高频化的发展趋势。以我国自主研发的某款非晶电机为例,相较于传统电机,其铁芯损耗降低了 30% 以上,效率提高了 10% 左右,而体积则缩小了 20% 。这使得 eVTOL 在动力系统重量减轻的同时,能够获得更强劲、更稳定的动力输出,大大提升了飞行性能和效率。
(二)碳纤维结构件:轻量化关键
在 eVTOL 整机材料中,复合材料占比高达 70%,而碳纤维复合材料又在其中占据了 90% 的份额,现有订单对碳纤维的需求就高达 75 亿元 。碳纤维复合材料具有质量轻、强度大、抗疲劳、耐腐蚀等诸多优点,将其应用于 eVTOL,可使机身整体重量减轻 30%-40% 。比如小鹏汇天的旅航者 X2,其旋翼桨叶和起落架均采用了碳纤维复合材料,不仅有效减轻了机身重量,还提高了飞行器的搭载能力和续航里程,让 eVTOL 在性能上实现了质的飞跃。
(三)电池:续航核心保障
电池,作为 eVTOL 续航能力的核心保障,其重要性不言而喻 。尤其是固态电池等新型电池技术,直接决定了 eVTOL 的飞行里程和应用范围。当前,eVTOL 面临的里程焦虑问题,正成为推动电池行业技术创新和发展的强大动力 。例如,孚能科技生产的 eVTOL 电池已交付客户,其电芯和能量密度分别达到 280Wh/kg 和 230Wh/kg,为提升 eVTOL 的续航能力提供了有力支持 。而上海洗霸与中国科学院上海硅酸盐研究所合作设计的高比能软包锂离子固态电池,能量密度≥320Wh/kg,有望在未来进一步突破 eVTOL 的续航瓶颈。
(四)飞控系统:飞行的 “智慧大脑”
飞控系统,如同 eVTOL 的 “智慧大脑”,承担着航迹控制、姿态控制和飞行增稳等核心功能,是确保飞行安全和稳定的关键所在 。它包括传感器、飞控计算机、作动器和控制显示四大子系统,其中计算机子系统是控制计算核心 。载人 eVTOL 飞控系统多要求采用多余度技术提高可靠性和安全性,这也构成了极高的技术壁垒 。随着 eVTOL 产品逐渐成熟并进入量产阶段,飞控系统的市场空间将进一步打开。据航空产业网预测,2023 年全球无人机(含 eVTOL)飞控市场规模约 45 亿美元,到 2030 年有望增长至 130 亿美元,7 年 CAGR 约 16.4% 。在国内,狮尾智能、边界智控等企业正积极推进飞控系统的国产替代,有望在这一领域实现突破。
技术含量大比拼
在 eVTOL 的零部件世界里,各零部件犹如身怀绝技的武林高手,在技术含量的擂台上展开了激烈角逐。从技术难度、研发投入、行业壁垒等多维度进行考量,飞控系统无疑是其中的 “最强王者”。
飞控系统的技术难度堪称登峰造极。它涉及到航空航天、自动控制、电子信息等多个前沿学科领域,需要对飞行器的姿态、轨迹、动力等进行精确而复杂的控制 。以狮尾智能的飞控系统研发为例,其团队汇聚了来自航空航天领域的顶尖专家,他们不仅要深入研究空气动力学、飞行力学等基础理论,还要攻克飞行过程中的各种复杂工况和不确定性因素,如气流扰动、电磁干扰等,技术难度之高可见一斑。
研发投入方面,飞控系统同样令人咋舌。为了打造出高性能、高可靠性的飞控系统,企业往往需要投入巨额资金,用于研发设备购置、人才培养、技术攻关等。据了解,边界智控在飞控系统研发上的投入已超过数亿元,其研发周期长达数年甚至数十年 。这种长期且高额的投入,不仅考验着企业的资金实力,更考验着企业的战略眼光和耐心。
行业壁垒也是飞控系统的一道坚固防线。载人 eVTOL 飞控系统多要求采用多余度技术提高可靠性和安全性,这就要求企业具备深厚的技术积累和强大的研发实力 。同时,飞控系统还需通过严格的适航认证,如 DO-178 标准认证等,这一过程不仅漫长,而且对技术指标和安全性要求极高 。目前,全球范围内能够满足这些要求的企业屈指可数,这也使得飞控系统的市场竞争相对较小,技术优势更加凸显。
相比之下,虽然非晶电机、碳纤维结构件和电池等零部件也具备较高的技术含量,但在技术难度、研发投入和行业壁垒方面,与飞控系统相比仍稍逊一筹。非晶电机主要面临材料改进和电磁结构设计的挑战;碳纤维结构件的技术难点在于复合材料的成型工艺和质量控制;电池则侧重于提升能量密度和安全性 。它们的研发投入和行业壁垒虽然也不容小觑,但相对飞控系统而言,在技术综合性和复杂性上略显不足。
发展挑战与应对策略
在 eVTOL 产业蓬勃发展的背后,各零部件也面临着诸多挑战,犹如前行路上的荆棘,阻碍着产业的进一步腾飞。
非晶电机在材料制备和电机设计方面仍存在技术瓶颈。目前,非晶合金材料的生产工艺复杂,成本较高,限制了其大规模应用 。电机设计需要进一步优化,以提高电机的效率和可靠性,满足 eVTOL 日益增长的动力需求。为应对这些挑战,企业需加大研发投入,与科研机构合作,共同攻克材料和设计难题。同时,积极探索新的生产工艺,降低成本,提高产品竞争力。
碳纤维结构件的成本居高不下,成为其大规模应用的一大障碍。碳纤维复合材料的原材料价格昂贵,生产工艺复杂,导致其制造成本较高 。碳纤维结构件的回收和再利用技术尚不完善,也制约了其可持续发展。企业应加强与上游供应商的合作,通过规模化生产降低原材料成本。加大研发投入,改进生产工艺,提高生产效率,降低制造成本。还要积极开展碳纤维结构件的回收和再利用研究,推动产业的可持续发展。
电池技术虽然取得了一定进展,但仍无法完全满足 eVTOL 的需求。当前,电池的能量密度、充放电速度和安全性等方面还存在提升空间,续航里程焦虑依然是 eVTOL 面临的主要问题之一 。电池的成本也较高,影响了 eVTOL 的市场竞争力。企业应加大研发投入,积极探索新型电池技术,如固态电池、氢燃料电池等,提高电池的能量密度和安全性。加强与电池供应商的合作,通过规模化采购降低电池成本。还要加快充电基础设施建设,提高充电速度,解决 eVTOL 的续航难题。
飞控系统面临着技术复杂性高、研发难度大、适航认证严格等挑战。飞控系统涉及多个学科领域,技术难度高,研发周期长 。适航认证要求严格,需要满足一系列的技术标准和安全要求,这对企业的研发实力和资金实力提出了很高的要求 。企业应加强技术研发,引进高端人才,提升自身的技术实力。积极与科研机构合作,开展产学研合作,共同攻克技术难题。还要提前规划适航认证工作,加强与认证机构的沟通协调,确保飞控系统能够顺利通过适航认证。
总结与展望
在 eVTOL 产业链中,非晶电机、碳纤维结构件、电池和飞控系统等零部件都展现出了巨大的潜力和价值 。非晶电机凭借其高效动力特性,成为 eVTOL 动力系统的理想选择;碳纤维结构件的轻量化优势,为提升 eVTOL 性能提供了关键支撑;电池作为续航核心,其技术进步直接影响着 eVTOL 的应用范围;而飞控系统以其高度的技术含量和重要性,成为保障 eVTOL 飞行安全和稳定的 “智慧大脑” 。
展望未来,随着 eVTOL 产业的持续发展,各零部件企业需不断加大研发投入,突破技术瓶颈,降低成本,提高产品性能和质量 。加强产业链上下游的协同合作,共同推动 eVTOL 技术创新和产业升级,也是未来发展的关键 。相信在各方的共同努力下,eVTOL 产业链将迎来更加辉煌的明天,为我们带来更加便捷、高效、环保的城市空中交通体验 。
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