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【银河军工李良】行业深度丨低空之境,无限未来——新质生产力之低空经济专题报告之二

2024-04-23 08:41

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何为“低空经济”,何为“低空”?低空经济是以有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。通用航空是低空经济的主体产业,无人机是低空经济也是通用航空的主导产业。所谓“低空”,通常指真高1000米以下的空域,根据不同地区特点和实际需要可延伸至3000米。低空经济作为新质生产力的代表,正迎来产业政策端共振,未来有望发展成国民经济增长新引擎。

政策红利密集释放,低空经济有望乘风而起。顶层设计方面,低空经济作为战略新兴产业首次出现在中央经济工作会议和两会政府工作报告中。从地方支持来看,已有27个省(区、市)将低空经济写入2024年政府工作报告,呈现百舸争流新局面。根据中国民航局数据,2023年我国低空经济规模约5000亿元,预计2025年低空经济市场规模1.5万亿元,2035年有望达到3.5万亿元,十年复合增速约为8.8%。

复制新能源汽车发展路径,低空产业新载体eVTOL将迎蓬勃发展。我国在新能源领域崭露头角,并实现在汽车产业弯道超车。《绿色航空制造业发展纲要 (2023-2035年)》指出到2035年,我国要建成绿色航空制造体系,新能源航空器成为发展主流。我们认为,未来通用航空制造业有望复制新能源车领域的成功发展路径,实现在通航/低空产业的弯道超车。eVTOL作为新的载体,有望承载该使命,迎接城市空中新蓝海。根据赛迪顾问,2023年中国eVTOL产业规模9.8亿元,随着多机型适航认证的加速推进,预计到2026年产业规模将达95.0亿元,3年复合增速113%。

数字低空将成为数字经济增长新引擎随着人工智能、云计算、大数据、5G、数字孪生等信息通信技术的飞速发展,数字低空将助力数字经济从平面空间向立体空间拓展,国民经济渗透率进一步提升。智能融合低空系统可将低空空域转变为数字孪生空域,实现空域建模、时空计算、数据融合等功能,进而实现城市低空的 “重新开发”,完成数字化产业增收,创造出新的GDP增长点。依托低空经济庞大的体量,叠加强有力的政策加持,数字低空有望成为数字经济增长新引擎。

低空经济作为新质生产力,“低空+”有望催生万亿市场。无人航空器为主要载体,“低空+UAM”市场空间广阔。根据Morgan Stanley预测,2025-2035年,UAM载货场景将率先迎来快速增长,载人场景将于2035年逐步进入爆发期,军事应用场景则贯穿始终。中性预测场景下,2040年全球UAM市场规模将达1万亿美元,2050年达9万亿美元,其中美国/中国市场分别为2.5/2万亿美元。此外, “低空+物流”、“低空+应急”、“低空+旅游”等应用场景也处于爆发前夜。

未来已来,抢滩低空经济万亿级蓝海市场。低空经济产业链包括上游飞行基础设施及保障服务端,中游的航空器制造端以及下游的运营应用端。展望未来,低空经济万亿级市场渐行渐近,基建先行,制造与运营齐头并进,建议“七维度”配置。整机端,关注中直股份航天电子万丰奥威(维权)等;动力系统端,关注卧龙电驱宗申动力等;机身结构端,关注中航高科广联航空光威复材等;空域管理端,关注中科星图莱斯信息等;适航认证端,关注广电计量;低空感知端,关注纳睿雷达四川九洲四创电子等;低空运营端,关注深城交中信海直等。

1、相关监管法规发生变化的风险

2、意外事故造成低空发展停滞的风险

3、相关政策落地不及预期的风险

报告全文

一、 何为“低空经济”?何为“低空”?

根据《低空经济与通用航空、无人机、UAM的关系分析》国家发改委郭辰阳、敖万忠、中国航空运输协会吕移宏,低空经济是以有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引,辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态。低空经济、通用航空与无人机产业三者关系的本质与核心可概括为:通用航空是低空经济的主体产业,无人机是低空经济的主导产业,同时也是通用航空的主导产业。低空经济涉及军用、警用、民用,涵盖农业、工业、服务业,贯通制造、飞行、保障、服务,具有“多领域、跨行业、全链条”的特点。

低空经济中所谓的“低空”,通常指真高1000米以下的空域,根据不同地区特点和实际需要可延伸至3000米。低空经济作为新质生产力的代表,正迎来产业政策端共振,未来有望发展成国民经济增长的新引擎。

二、 政策红利密集释放,空域管理是当前改革重点

(一) 政策端:中央/部委政策高屋建瓴,空域管理改革如何落地是下一步关键

1、国家级规划不断,指引发展路径

低空经济写入国家规划。2021年2月,中共中央、国务院印发《国家综合立体交通网规划纲要》,提出要发展交通运输平台经济、枢纽经济、通道经济、低空经济。这是低空经济首次被写入国家规划。2023年12月,中央经济工作会议强调打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业,加快传统产业转型升级。2024年3月,低空经济首次出现在政府工作报告中,要求积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。

各类飞行器监管政策逐步完善。2023年6月,国务院、中央军委公布《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,自2024年1月1日起施行。《条例》按照分类管理思路,加强对无人驾驶航空器设计、生产、维修、组装等的适航管理和质量管控,建立产品识别码和所有者实名登记制度,明确资质要求;严格飞行活动管理,划设无人驾驶航空器飞行管制空域和适飞空域,将除管制空域以外的真高 120米以下空域划为“适飞空域”,建立申请制度;强化监督管理和应急处置,健全一体化综合监管服务平台。此外,2024年1月,交通运输部公布《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》,确定了无人航空器分类、民航局管理范围、如何管理等监管内容。

eVTOL产业发展规划出台,提出2025试点、2035商用的时间规划。2023年10月,工信部等四部门印发《绿色航空制造业发展纲要 (2023-2035年)》,到2025年使用可持续航空燃料的国产民用飞机实现示范应用,电动通航飞机投入商业应用,电动垂直起降航空器(eVTOL)实现试点运行。到2035年,建成具有完整性、先进性、安全性的绿色航空制造体系,新能源航空器成为发展主流,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备实现商业化、规模化应用。2024年3月,工信部等四部门印发《通用航空装备创新应用实施方案(2024—2030年)》,对eVTOL的电机、电池等产业链及支线末线物流、应急救援等应用场景作出进一步规划。

总体来看,2010-2019年是低空空域改革和基础设施初步进行建设的时期,2020-2023年是改革关键期,试点地区先行。2024年后或将是低空经济快速发展期。根据中国民航局数据,2023年我国低空经济规模已达5000亿元,预计我国2025年低空经济市场规模达1.5万亿元,2035年有望达到3.5万亿元。

2、空域改革进入第四轮,空域分类管理落地是关键

空域基础分类方法推出,如何落地是关键。中国民航局于2023年12月21日发布《国家空域基础分类方法》,依据航空器飞行规则和性能要求、空域环境、空管服务内容等要素,将空域划分为A、B、C、D、E、G、W等7类,其中,A、B、C、D、E类为管制空域,G、W类为非管制空域。G类空域为B、C类空域以外真高300米以下空域,平均海平面高度低于6000米,航空器必须安装或携带可被监视的设备。W类空域为G类空域内真高120米以下的部分空域,允许微型、轻型、小型无人驾驶飞行器飞行,飞行过程中应当广播式自动发送识别信息。

当前空域改革为第四轮空域改革,重点是空域协同化、统一化管理。2000年,军航将全国航路航线移交民航指挥后,先后经历过三轮低空空域改革。第一轮空域改革为2010-2014年,重点为改革试点,首次实行空域分类化管理。航空管理系统率先在试点地区将低空空域由原来的全部为管制空域,改为管制、监视、报告三类空域,按照审批和报备两种方式实行分类管理,以提高低空空域的使用效率。第二轮改革为2015-2018年,重点为空域精细化管理。优化空域审批制度、动态灵活使用、建立低空空管服务保障示范、加强“低慢小”航空器安全管控等,着力解决空域管理粗放、使用效率不高的问题。第三轮改革为2018-2023年,重点是突出空域协同化管理。

2018年至2023年2月,国家空管委办公室先后批准四川开展低空空域协同管理改革试点,以及湖南、江西、安徽3省的低空空域协同管理改革试点拓展。从目前情况看,试点取得了较好的效果,但也还存在一些不足:一是试点范围仅局限于军航管理的低空空域,尚未涉及民航航路内低空空域;二是试点中偏离现行国家空域管理规章的作法,尚未得到立法确认;三是各试点省分别建设的飞行服务保障系统,缺乏全国统一的技术规范和标准。

2024年1月,全国民航工作会议表示将大力服务低空经济发展,民航局未来的定位是“服务”。目前低空空域管理模式为民航局和地区监管部门共同管理。民航局负责航空器制造商和运营商的适航审定,由地区管理局、飞行管制部门颁发许可(金麒麟分析师)并协助飞行执法工作。日常运营中,连接飞行管制部门和航空器的核心是飞行服务站,也是通用航空基础设施建设的重点。飞行器运营部门通过飞行服务站向飞行管制部门提交飞行计划、飞行器动态信息等,飞行服务站再向空管分局通报这些信息。截至2023年底,全国已建成飞行服务站32个。此外,公安等其他地方政府部门亦会对飞行活动进行相应的监管。

2024年3月29日,民航局表示将继续配合做好国家低空改革相关工作,加快推进空域分类管理落地实施;协调相关方面共同加强低空飞行活动服务保障体系建设,持续改善低空飞行活动的计划审批、空管、气象、通信、监视等服务保障。

(二) 政策端:地方政府百舸争流,低空经济发展及应用场景落地加速

中央经济工作会议后,多地出台政策布局低空经济制造端新质生产力,已有27个省(区、市)将低空经济相关内容写入2024年政府工作报告。其中珠三角、长三角较为领先,明确2025年的短期量化发展目标。从各地政策来看,布局eVTOL和无人机的省份有较强的航空或电动汽车产业链基础,如广东、上海、四川等,多以补贴形式给予财政支持。其余大部分省市聚焦飞行基础设施和航线建设、应用场景拓展三方面,低空+旅游、低空+农业、低空+城市治理、低空+应急成为各省应用场景端的热点。

1、珠三角依托消费级无人机和电动汽车产业链,应用场景落地领先

深圳、珠海等地起步较早,依托无人机和电动汽车产业链,发展复合翼和旋翼eVTOL。两地发挥大湾区城际交通优势,在物流、外卖、城际交通等应用场景落地上领先。

其中,深圳于2022年8月成为国家通用航空产业综合示范区,进行全国通用航空改革试点。2022年底出台《低空经济产业创新发展实施方案(2022-2025年)》,另据深圳市交通运输局统计,2023年深圳新开通无人机航线77条,累计开通航线156条;开通逾20条无人机外卖线路;完成载货无人机飞行量超60万架次。2023年12月,深圳市通过《深圳经济特区低空经济产业促进条例》,涵盖基础设施、飞行服务、产业应用、产业支持等方面内容,提出到2025年全市载货无人机商业飞行突破300万架次/年,链上企业突破1700家,产值规模突破1000亿元。据经济日报报道,2023年我国低空经济规模已超5000亿元,其中深圳低空经济年产值超900亿元,同比增长20%,全国占比达18%。

珠海于2024年3月发布《珠海市支持低空经济高质量发展的若干措施(征求意见稿)》,文件中提出13项具体举措支持低空经济高质量发展,包括对企业研发和制造进行现金补贴、按航线单次进行补贴、对基础设施建设进行补贴等。除一般招商引资的落户和制造补贴外,珠海还对eVTOL研发和取证、航线运营给予补贴,各地方政府或将出台更多形式类似的政策。首先,从制造端来看,对在珠海生产的航空器产品,获得中国民用航空局颁发的型号合格证(TC)、生产许可证(PC)的低空经济企业给予奖励,其中对生产eVTOL(电动垂直起降航空器)、飞行汽车企业奖励1500万元;对生产大型无人驾驶航空器企业奖励500万元;对生产中型无人驾驶航空器企业奖励300万元;并对在珠海的飞行测试场地开展试飞、测试、验证等活动的低空经济制造企业,按照实际试飞服务费用的30%予以补贴。其次,从运营端来看,对在珠海新开设并常态化运营的无人机货运航线,给予轻小型无人机30元/架次、中大型无人机90元/架次的补贴;对eVTOL载人航线,给予空中观光游览类150元/架次、市内交通类200元/架次、城际交通类补贴300元/架次的补贴,对常态化运营的无人机或直升机跨境客运航线,给予400元/架次的补贴。再次,从要素供给端来看,对在珠海投资建设的起降坪、垂直起降点、无人机自动值守机库等基础设施,按照其实际建设投入资金(不包含航空器及软件系统采购)的50%给予一次性补贴,补贴限额为500万元。

广州于2023年12月由广州开发区交投集团与广州产投资本共同组建设立规模100亿元的广州开发区低空产业创投基金,并与低空经济头部企业亿航智能正式签署了无人驾驶载人eVTOL EH216-S运营服务协议。2024年3月开展了多家eVTOL公司市区飞行展示,广汽集团研发的GOVE飞行汽车将于2025年启动飞行汽车示范运行工作,2027年在粤港澳大湾区两到三座城市实现“多元站点—地面交通—空中交通”全链条立体智慧出行服务。

2、长三角发挥商飞产业链优势,打造产业集群

上海依托中国商飞,拥有四家头部eVTOL主机厂——峰飞航空、时的科技、御风未来、沃兰特。2024年1月提出要打造未来空间产业集群,青浦区的长三角低空经济产业园揭牌,聚焦电动飞行器制造、飞行器运营、培训及数据服务。

无锡于2024年3月与亿航智能签订协议,共同打造亿航智能eVTOL低空经济产业基地及运营总部项目,将布局江苏首条自动驾驶飞行器载人低空航线。

合肥布局eVTOL产业相对较早,正组建由市区两级国资平台以及头部企业参与的低空发展公司、低空运营公司,探索统一标准体系的建设空中数字信息设施。2023年10月,合肥市政府与亿航智能签署战略合作协议,计划为亿航智能提供总价值为1亿美元的各项支持,包括协调或促进不少于100架EH216系列无人驾驶航空器的采购订单等。亿航智能将积极布局合肥布局骆岗中央公园、天鹅湖两个枢纽节点。此外,合肥本土企业零重力科技正在进行eVTOL试飞工作。

2、空域改革进入第四轮,空域分类管理落地是关键

适飞空域的划设是低空经济蓬勃发展的先决条件。海南于2023年11月发布全国首个《无人驾驶航空器适飞空域图》,其中适飞空域占全岛陆地面积的83%,预计其他省份将陆续推出低空适飞空域图,为各类无人机提供明确飞行指导。此外,北斗伏羲基于“北斗网格码”核心技术,构建全空间三维立体网格空域图,建成低空交通指挥与服务系统,实现空域利用有效监管,打造全国首创的低空智联网应用示范。

目前旅游观光场景开展较多,城际交通等场景试点地区增多。广州、深圳、合肥等城市与亿航智能开展合作,在当地地标附近或景点推进运营试点。2024年2月,峰飞航空的“盛世龙”eVTOL(5座)首次完成深圳至珠海跨城/海演示飞行,巡航速度可达200公里/时。该航线初始定价297元/人(座),珠海市补贴后预计降至237元/人,而同始末地的轮渡/客车大巴价格约为140元起。结合行程时间和价格两个维度的比较,我们认为峰飞eVTOL的定价具备较强商业化运行的竞争力,有望实现商业闭环。

(三) 监管端:多家公司进入TC审定,适航审批有望提速

1、企业部门取得三证通常需4年,TC证最耗时且最关键

根据我国民航局规定,为确保民用航空产品和零部件在投入使用前具备适航状态,需要开展适航审定活动,包括型号合格审定(TC,Type Certificate)、生产许可审定(PC,Production Certificate)和适航合格审定(AC, Airworthiness Certificate),其中TC包括型号设计、使用限制、有关适航要求和环保要求等,PC是对已获得TC的航空器进行重复生产的许可,AC则是用于确认每架航空器是按照批准的设计和经批准的质量体系制造的。TC/PC/AC申请主体分别为型号设计人、制造人、运营人。此外,除了微型民用无人航空器外,其他民用无人航空器从事飞行活动,还需要向民航管理机构申请运营许可证OC。

TC认证通常需要3年左右,传统固定翼飞机取证费用约为1亿/吨。eVTOL作为新型飞行器,在取证探索阶段,取证费用或将比传统固定翼飞机略高。PC认证通常需要三个月到半年左右,在未取得PC的情况下,企业可以通过TC-ONLY方式做小批量生产,亿航EH216-S现阶段即采用该方式。每架飞机都需要取得适航许可证AC,根据民航局规章制度,AC应自受理申请之日起20日内作出行政许可决定,不能作出的经批准可延长10日。总体来看,企业部门取得三证的时间总计需要4年左右。

自2021年1月,中国民航局正式受理EH216-S无人驾驶载人航空器系统的TC申请,到2023年10月13日,EH216-S历时近34个月(3年),终获中国民航局颁发的型号合格证TC,成为eVTOL的世界首证。23年12月21日和24年4月7日,该航空器分别获得标准适航证AC和生产许可证PC,与TC取证分别间隔约2个月和6个月。峰飞航空VG2000CG货运eVTOL于2024年3月28日取得TC,与民航局受理其TC相隔约18个月。除亿航外,国内沃飞长空、峰飞、沃兰特、时的科技、御风未来、航天时代飞鹏等主机厂的eVTOL项目已经提交TC取证申请,均进入适航审定阶段,预计或将在2026年-2027年取得TC,我国eVTOL发展呈现百花齐放的格局。

2、eVTOL主要按有人/无人驾驶、载人/载物分类取得不同适航证

民航规章体系从上位到下位分为规章性文件、规范性文件和标准规范。目前尚未形成eVTOL专用审定标准,现在民航局按照有人/无人驾驶、应用场景、结构等进行分类,以一事一议标准审批。从无人/有人驾驶的角度分类,有人驾驶eVTOL的型号合格审定(TC)参考《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21-R5)和《型号合格审定程序》(AP-21-AA-2022-11),标准参考有人驾驶航空器,相对较为成熟。

无人驾驶航空器规范性文件《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》(AP-21- AA-2022-71)于2022年12月发布,明确了民用无人机适航审定技术标准,大多数eVTOL公司无人eVTOL均根据AP-21审定。2024年1月1日,适航审定规章92部文件《民用无人驾驶航空器运行安全管理规则》,即CCAR92部出台,标志着无人航空器适航审定管理拥有最高层级的规章性文件,无人驾驶航空器可取得标准适航证,针对无人航空器的适航审定有望提速。

从取得的适航证分类看,依据航空器型号审定类别划分为标准适航证和特殊适航证。标准适航证适用于有规章的航空器类别(民航局以规章形式颁布了适航标准的航空器类别,包括:23部正常类飞机、25部运输类飞机、27部正常类旋翼航空器、29部运输类旋翼航空器、31部载人自由气球)和特殊类别航空器(局方未以规章形式颁布适航标准,但制定TC审定基础时要求达到跟有规章的类别等效的安全水平)。特殊适航证表示该航空器未满足国际民航局标准,主要是在国内运行的期望风险水平较高的航空器。

无人驾驶载人eVTOL可取得标准适航证,无人驾驶载物eVTOL可取得特殊适航证,有人驾驶的eVTOL通常以特殊类或限用类进行审批,取得标准适航证。

具体到我国eVTOL企业,有人驾驶eVTOL方面,时的科技E20申请的是旋翼航空器的标准适航证。无人驾驶eVTOL方面,亿航EH216-S无人驾驶载人eVTOL取证类别为AP-21无人“正常类”,沃飞长空AE200、沃兰特VE25申请的也是该类别。峰飞V2000CG无人驾驶载物eVTOL取得的适航证是限用类的特殊适航证,御风未来M1无人驾驶载物eVTOL申请的适航证为限用类的特殊适航证。

目前多旋翼、复合翼、倾转旋翼三类构型中,我国先后颁发了亿航EH216-S(多旋翼)和峰飞V2000CG(复合翼)两种适航证,表明上述构型国内适航审定标准正逐步成熟。2024年3月,美国FAA发布倾转旋翼eVTOL的正式适航审定准则,我们认为未来我国民航局或将部分参考该准则的基础上改进升级,并对国内倾转旋翼类eVTOL进行审定。届时,国内适航审定准则将趋于完善。

此外,2024年3月29日,民航局强调本着“急用先行”的原则,针对型号数量较多的中型无人机,民航局编制了《限用类中型无人驾驶航空器系统型号合格审定指南(征求意见稿)》,或将于近期正式发布。

三、 复制新能源汽车发展路径,低空产业新载体eVTOL有望迎蓬勃发展

(一) 美国通航产业发展成熟,我国差距较大,空间广阔

1、美国通航始于二战后,历经两次起落

根据国际民航组织定义,传统意义上的通用航空(General Aviation)是指相关人员使用民用航空飞行器从事除公共航空运输的客、货运输活动以外的所有使用民用航空飞行器的活动,其中包括从事工业、农业、林业以及建筑业等相关工作的作业飞行。

二战后,美国逐渐完善通航基础设施,减少空域限制,推动了通航产业快速发展。1944年起美国民航局开始建设可容纳50万架飞机的空管系统,为通航做好基础设施准备。1970年起美国政府逐步将85%空域划为民用,并将3000米以下空域划为非管制区,私人飞机无需预交飞行计划即可飞行。此外,美国各地政府及私人机构修建了4000个左右小机场,为通用航空成为主流交通方式奠定了基础。1970-1979年美国通用航空产业出现井喷式增长。1979-1990年,美国通航产业陷入低谷。1979年,美国商务部出台《统一产品责任法案》,要求通航飞机制造商对产品负有终身责任(约40年),导致制造商面临大量安全诉讼和高额赔偿。根据美国国会1994年《通用航空振兴法案》的审议记录,1980年美国29家通航飞机制造商到1992年只剩下9家,而国外制造商从15家发展到29家。通航飞机产量从1979年的1.7万架骤减到1993年不足千架。《通用航空振兴法案》将通用飞机的产品责任减少到18年,才使美国通航产业发展重新回到正轨。

由此可见,风险水平及风险水平的可接受程度是影响低空经济发展的关键。未来eVTOL会按照民航的安全水平进行审定还是根据汽车的安全标准进行审定,出现事故后是否会出现监管端重大变化,是影响eVTOL和UAM产业发展曲线的极为关键因素。

2、在通航制造、基础设施和飞行员数量上,中美差距较大

美国仍占据全球通航飞机市场大部分份额。2022年,美国通用飞机保有量约为21.3 万架,约占全球通用飞机保有量的48%。2010-2020年,美国通用飞机出货量维持在1500架左右,占全球总出货量的比例维持在65%左右。

美国通用航空机场数量领先全球。截至2023年,美国共有5100余座公共通用航空机场,各类私人机场数量达1.5万个,均位居全球第一。此外,美国还拥有3300多个地面飞行固定设施运营商、4100多个维修站和2200多个租赁公司。根据中国航空运输协会通用航空分会的数据,截至2022年,我国通用航空运营企业数量约655家,通航机场399个,2023年仅增加至690家和449个,基础设施建设方面仍然差距较大,发展空间广阔。

60多万认证飞行员是构成美国通航产业持续发展的基础。1970年代以来,美国FAA认证飞行员数量一直维持在60万左右。近年来,美国通航飞行总时长迅速增加,2023年通用飞机飞行总时长约为2661.3万小时。相比美国,截至2022年底我国民航驾驶员有效执照总数共8.1万本,数量上约为美国的1/8。

通用航空产业为美国创造大量GDP与就业岗位。从GDP维度看,根据普华永道和美国通用航空制造业协会数据,美国2018年通用航空包括运营、制造和旅客支出规模416亿美元,占GDP比重为0.2%,直接和间接创造的总GDP约为1283亿美元,占GDP比重为0.62%。从创造就业的维度看,2018年美国通用航空直接创造了约27万个就业岗位,直接和间接创造约118万个就业岗位,占总就业数的0.59%。

综合通航制造、基础设施和飞行员数量,我国在传统通航领域与美国差距较大。随着新能源技术的发展,我国在新能源领域的技术与产业布局开始崭露头角,并实现了在汽车产业的弯道超车。回到通用航空领域,《绿色航空制造业发展纲要 (2023-2035年)》出台,指出到2035年,我国要建成具有完整性、先进性、安全性的绿色航空制造体系,新能源航空器成为发展主流,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备实现商业化、规模化应用。我们认为,未来通用航空制造业有望复制新能源车领域的成功发展路径,实现在通航/低空产业的弯道超车。eVTOL(垂直起降电动飞行器)作为新的载体有望承载这一重要使命,迎接城市空中新蓝海。

(二) eVTOL解决传统通航三大痛点,赋能城市空中交通(UAM)

1、eVTOL解决噪音和成本问题是UAM的先决条件

eVTOL指垂直起降电动飞行器,相较于传统通用航空飞机,eVTOL具备垂直起降、噪音小、安全可靠、绿色环保四大优势,其中,安全性、低噪音和经济性也是eVTOL厂商努力的方向和进一步提高行业渗透率的关键。

相较于传统通航固定翼飞机,eVTOL无需修建跑道,在公路、大楼等地设置临时起降点即可飞行。根据相关政府招标文件,一般路面的临时起降点投资在50万元左右。相较于燃油直升机,eVTOL具有噪音小、安全可靠的优势。eVTOL 的运行噪音约为65dB,而直升机的运行噪音超过120dB。根据摩根士丹利报告,由于直升机的噪音污染问题,洛杉矶的40个直升机起降点中,只有1个实现常态化运营。eVTOL低噪音的特点不仅提高了乘客的舒适性和心理接受度,而且解决了城市空中交通的噪音问题,是城市空中交通(UAM)大规模发展的前提。

eVTOL使用分布式电力推进系统(DEP),通常采用6-12个电机,停用1-2个电机的情况下仍具有飞行能力,冗余备份较传统直升机提升较大。传统直升机的事故大多出现在动力系统,eVTOL采用简单的电气化系统,具备较高的可靠性。在双碳目标下,航空燃油的碳足迹较高,eVTOL相对传统通航飞机更加绿色环保。eVTOL使用远低于燃油价格的电力为主要驱动力且不受起降场所限制,运营成本大幅降低。据麦肯锡预计,若eVTOL大规模采用,每座每英里的运营成本可降低至0.5-2.5美金,远低于目前直升机每座英里6-8美元的运营成本。

2、世界主要国家均提出UAM路线图,远期市场规模达万亿美元

城市空中交通(UAM)是先进空中交通(AAM)的一部分,2021年,欧盟航空安全局 (EASA) 发布了关于城市空中交通(UAM)的十大关键性研究结论。EASA将城市空中交通(UAM)定义为一种在城市环境中使用载人/无人驾驶的eVTOL进行空中客货运输的新模式。2023年8月,EASA发布了城市空中出租车运行草案修订意见稿,表示将建立一个统一的监管框架,以确保安全、可持续和可靠地引入 eVTOL 运营。2024年,EASA将制定UAM路线设计指南,以促进eVTOL路线设计规则的共同原则。

2023年,美国联邦航空局(FAA)发布了针对未来空中出租车和其他先进空中交通(AAM)运行的空域和程序变更的新版蓝图——UAM运行概念2.0。根据该蓝图,UAM等先进交通(AAM)运行最开始将限制在较低的速度进行,eVTOL等航空器将使用现有的路线和基础设施,如直升机停机坪、早期的垂直起降机场,飞行员将在需要时与空中交通管制员进行通信。而随着运营数量的增加,预计eVTOL将在主要机场和市中心垂直起降机场之间的空中廊道上飞行,并从双向点对点航线逐步发展成网状航线。同时,FAA认为UAM的飞机技术也将不断发展,飞行自动化和UAM航空器之间的实时数据共享可能会在这些航路飞行中发挥越来越大的作用。

根据Morgan Stanley《eVTOL/Urban Air MobilityTAM Update: A Slow Take-Off,But Sky's the Limit》预测,2025-2035年,UAM市场中载货场景将率先增长,而载人场景将于2035年逐步进入爆发期,军事应用则贯穿于2025-2045年,并获得持续快速增长。根据其预测,在中性场景下,2040年全球市场规模将达到1万亿美元,2050年达9万亿美元,其中美国市场2.5万亿美元,中国市场2万亿美元。而在乐观场景下,2050年全球UAM市场可达19万亿美元,市场空间非常广阔。

(三) eVTOL构型分三类,适用场景有所不同

1、倾转旋翼构型具有明显优势,或成为未来eVTOL发展方向

按照运行模式,eVTOL通常可分为有人驾驶和无人驾驶eVTOL。美国FAA不予受理无人驾驶eVTOL的适航申请,因此美国企业开发的全部为有人驾驶eVTOL。按照运载形式,eVTOL可分为载人和载货eVTOL。动力形式分类中,纯电已成目前主流,氢能在航空器上的发展尚处于早期探索阶段。随着固态电池等技术突破,电池密度进一步提高,纯电eVTOL将能满足更多使用场景需求,仍是未来eVTOL确定发展方向之一。

eVTOL分类中最重要的是整机构型,整机构型影响到速度、航程与载荷,决定未来的应用场景,是eVTOL发展路线的关键因素。构型中,单旋翼需要的电机功率大,噪音相对其他构型较大,安全冗余较低,没有解决传统单旋翼直升机的痛点,目前已被主流厂商放弃。目前主流厂商采用较多的构型为多旋翼、复合翼和倾转旋翼构型。

飞行速度、航程和有效载荷是评价eVTOL性能的最重要指标,多旋翼由于采用矩阵式结构吊杆设计,增加了重量和阻力,且无升力面,因此在这些指标上表现最差,但其结构简单、技术相对成熟;复合翼构型性能中等,但其重量效率较低;倾转旋翼是气动效率最高的构型,在性能指标上领先,但其技术难度较大。综合速度、航程与载荷来看,倾转旋翼构型具有明显优势,欧美企业多采用该构型设计。

2、应用场景不同,对eVTOL构型的选择也不同

目前各企业选择eVTOL构型主要取决于对未来应用场景的判断。不同构型的应用场景及商业化落地前景给企业带来的持续造血能力,将比各构型的研发难度和技术分歧更加重要。根据经验数据,开发一款eVTOL,直至取得三证并实现商业化需要6-7年时间,各家企业几乎只有一次试错机会,如何根据应用场景选择eVTOL构型变得至关重要。

目前传统航空企业较多采用复合翼构型,因其在固定翼飞机上的设计经验可迁移,且复合翼构型在速度、航程、载荷上属于折中选择。空客的CityAirbus NextGen、波音与Kitty Hawk合资公司Wisk的Cora均采用复合翼构型。我国峰飞V2000CG也采用此构型。

eVTOL创新企业大多采用多旋翼和倾转旋翼构型。从行业共识来看,多旋翼构型是近期可迅速落地的方案,倾转旋翼构型在落地时能覆盖更多应用场景,具有较强市场竞争力。亿航智能EH216系列采用多旋翼构型,时的科技E20、JOBY S4采用倾转旋翼构型。目前多旋翼/倾转旋翼构型分别在中国民航局和美国FAA取得可载人适航审定标准。

飞行汽车也是eVTOL构型中重要的发展方向,目前我国研发进度较为领先。2022年3月,交通部、科技部印发《交通领域科技创新中长期发展规划纲要(2021-2035年)》,提出“要部署飞行汽车研发,突破飞行器与汽车融合、飞行与地面行驶自由切换等技术。飞行汽车形态有一体式飞行汽车和分体式飞行汽车两种。一体式飞行汽车指同时具有陆空两用的形态,兼顾短距离空中飞行和长距离地面驾驶。该形态飞行汽车目前在法规、安全性方面面临诸多挑战,需要同时通过汽车和飞行器法规认证,飞行器要求轻量化,而使用轻量化材料难以通过汽车碰撞测试,此外,一体式飞行器的重量大约是分体式飞行器的三倍左右。分体式形态指具有地面电动汽车和可分离eVTOL 的形态。该形态的开发难度相对较低,目前广汽、小鹏均采用分体式形态作为落地方案,一体式形态作为远期愿景。以小鹏的陆空分体式飞行汽车为例,其飞行系统可收纳至车内,可进行自动分离/结合,座舱可在陆地/飞行模式使用,汽车可为eVTOL快速补电。

(四) eVTOL公司百花齐放,处于产业培育初期

当前,eVTOL企业大体可分为三类:汽车企业、飞机企业和初创公司。根据VFS统计,截至2023年12月,全球发布eVTOL产品概念共914款。汽车企业方面,丰田、现代、Stellantis等企业采用投资形式参与,小鹏、广汽、本田等企业则自己研发飞行汽车。飞机企业方面,空客公司自己研发Airbus Nextgen;波音则通过参股Wisk形式研发。初创企业有美国JOBY、Archer,中国亿航智能、峰飞航空;德国Lilium等,这些公司在飞行器制造和取证方面较为领先。此外,国内小鹏汇天、沃飞长空、时的科技、御风未来、沃兰特、航天时代飞鹏等公司均已完成首架试飞并提交TC申请。

1、eVTOL发展两阶段展望:“争先”和“控本”

从全球范围来看,eVTOL呈现两种不同的生产制造路径,其中JOBY具有自研大部分分系统组件并垂直整合的能力,拥有完全可控的最佳组件,该路径厂商较少;Archer 则仅保留关键的差异化电动组件(电机、控制器和电池集成),以保持更高的专注度,进而获得更容易的适航审定途径。

后者是当前eVTOL制造商选择的主流,从而更好的承接航空产业与新能源汽车产业的赋能。展望未来,我们认为,eVTOL发展的第一阶段以“争先发优势”为主要特征,这一阶段的制造商主要以自研核心组件+集成为主;未来随着eVTOL大规模的量产,eVTOL生产将进入第二阶段,主要特征是“成本控制”,届时供应链垂直整合能力和自研能力较强的企业将占优。

2、eVTOL未来三年市场规模近百亿,3年复合增速113%

根据德勤《Advanced Air Mobility》报告,2020-2025年是eVTOL制造商大规模原型机测试时期,2025年载货eVTOL将率先实现商业化;2025-2030年,载人eVTOL将大规模取得适航审批,并实现点对点无人驾驶;2030年先进电池技术将极大提高eVTOL续航里程,eVTOL有望被广泛采用,市场空间逐步打开,并进入指数增长阶段。

根据赛迪顾问,2023年,中国eVTOL产业规模9.8亿元,预计2024年eVTOL产业将迎来第一轮商业化爆发周期,随着多机型适航认证的加速推进,仍将保持较高增长态势,预计到2026年eVTOL产业规模将达95.0亿元,三年复合增速113%。

3、eVTOL市场呈现百花齐放的格局,国内制造商竞争力居前

SMG咨询公司于2024年3月对全球范围内的eVTOL制造商进行了排名,重点参考公司产品取证、商业化进展和公司可用资金等方面,中国的亿航智能、沃飞长空、峰飞航空分别排名全球2/8/12名。

(五) 新能源汽车和航空产业链赋能低空产业,适航级供应链亟需建设

eVTOL分系统主要由推进系统、航电系统(包括飞控)、能源系统与结构系统构成,其中关键技术包括电池、大功率电机、3D打印、复合材料、通信设备。目前eVTOL产业链尚未实现专用和规模化生产,电池、动力系统以新能源汽车产业链为主,飞控、导航、通讯和机体系统以航空产业链为主。

根据Lilium公司官网披露的报告,其生产的eVTOL单机价值量约为250万美元,价值量最高的是推进系统,占比约40%;内部结构件占比25%,航空电子设备与飞控占比20%,能源系统占比10%,装配件占比5%。Lilium的eVTOL产品75%零部件来自航空tier1供应商。随着各国监管机构出台适合eVTOL 的零部件适航标准,预计未来将出现大量具有适航标准的货架级零部件。

能源系统的电池技术是当前亟待突破的短板

当前eVTOL企业普遍应用的锂电池能量密度约为250Wh/kg,标准体积下对应最大航程约为200km+;宁德时代等主流厂商凝聚态电池密度预计可达500-600Wh/kg,对应续航里程可达400-500km。目前国内eVTOL企业多采用国轩高科孚能科技的锂电池产品,宁德时代正积极布局航空级锂电池。值得关注的是,正力新能为美国Joby公司锂电池供应商。

推进系统成本占比约30%-40%,重要性凸显

分布式电推系统DEP在eVTOL成本构成中占比约30%-40%,因其布局和动力冗余设计,相较于传统直升机安全性更高。电推系统核心组件大功率电机的发展较为成熟,全球优质供应商包括国内企业——卧龙电驱、T-Motor,国外企业——pipistrel、塞峰、罗罗、magnix、magicall等。其中,magicall为波音和空客的电机供应商,卧龙电驱2022年9月与中国商飞合作,联合开展电动航空技术研究与产业化应用,并与国内eVTOL主机厂合作进行适航级产品研发。T-motor则在航模级、轻小型无人机电机产品上处于全球领先地位。需要指出的是,国内eVTOL螺旋桨设计制造领域与国外相比仍有较大提升空间。

航电(含飞控)系统呈现“软件定义飞行器”的趋势

航电设备方面,为满足适航要求,目前各家企业基本采用佳明(Garmin)和霍尼韦尔的方案。佳明和霍尼韦尔正在为eVTOL开发满足适航标准的货架级专用驾驶舱。我国一体集成方案供应商较少,直升机航电或为目前解决方案,未来随着汽车座舱厂商完成适航认证,将重塑座舱航电系统供应业态。

飞控系统方面,从国外发展情况来看,美国JOBY公司依靠内部大量来自于军工巨头和特斯拉、苹果等IT产业巨头的研发人员自研飞控。根据JOBY公布的信息,其第一代自研飞控为集中式,新一代自研飞控为分布式,空中数据模块、互联单元、飞控模块、显示计算模块和传感模块互相独立,与汽车域控概念相似,呈现出“软件定义飞行器”的趋势。其他国外eVTOL厂商多采用霍尼韦尔航天的集成解决方案,如美国Archer、德国Lilium、英国Vertical等。

国内eVTOL厂商则倾向使用传统航空供应商的产品,新兴飞控系统供应商也开始崭露头角。国内飞控供应商以中航618所、北航、南航等科研院所和昂际为主,也有一批新兴的民营公司,包括边界智控、创衡、翔仪、致导等。

导航系统方面,卫星导航GNSS+惯性导航IMU组合导航方案基本是标配。其中,卫导多采用GPS+北斗双模;惯导目前两条技术路线并行:一是使用高精度的军用惯导,主要供应商为中航工业618所、航天13所、16所、33所、星网宇达等,二是使用车规级MEMS传感器,供应商繁多且产业链成熟,价格远低于军用惯导产品。我们认为,中高端MEMS惯导将成为未来低空航空器主流配置。

机身结构助力碳纤维材料民用化

当前eVTOL基本采用碳纤维机身机构,而我国碳纤维产业发展较为成熟,产业支撑有力。随eVTOL的规模化量产,碳纤维的民用化进程将迎来快速发展。

四、低空经济作为新质生产力,“低空+”有望催生万亿市场

(一)  无人航空器为主要载体,工业无人机和UAM市场空间广阔

作为低空经济发展的主要牵引,无人驾驶航空飞行活动近年来呈现良好发展态势。根据民航局数据,截至2023年底,国内有实名登记的无人驾驶航空器126.7万架,同比2022年增加32.2%,持无人机操控员执照19.4万人。2023年民用无人驾驶航空器累计飞行2311万小时,同比增幅11.8%。

据赛迪顾问数据,2023年我国民用无人机产业规模达1174.3亿元,稳居全球首位,预计2025年将超过2000亿元,复合增速达30.5%。无人机在工业级应用场景的需求释放将成为民用无人机产业规模增长主要驱动力。目前,我国工业无人机主要应用于测绘与地理信息、巡检、安防监控、快递物流、农林植保等领域。根据Frost & Sullivan数据,2015 年至 2020年我国工业无人机市场规模从30.03 亿元增长至 273.2亿元(包含无人机整机及无人机服务),预计到2024年,工业级无人机市场规模约1500亿元,四年复合增速约为53%,其中农林植保约318亿元,安防监控约为200亿元,巡检约为122亿元,快递物流约255亿元,地理测绘约448亿元,四年复合增速分别为47.2%/63.3%/33.2%/200.4%/53.9%。无人机快递物流场景将迎来爆发式增长。

城市空中交通(UAM)包括城市中使用eVTOL运营的低空物流、低空载人等场景。根据Morgan Stanley《eVTOL/Urban Air MobilityTAM Update: A Slow Take-Off,But Sky's the Limit》预测,2025-2035年,UAM载货场景将率先迎来快速增长,而载人场景将于2035年逐步进入爆发期,军事应用则贯穿于2025-2045年,并获得持续快速增长。根据其预测,在中性场景下,2040年全球市场规模将达到1万亿美元,2050年达9万亿美元,其中美国市场2.5万亿美元,中国市场2万亿美元。而在乐观场景下,2050年全球UAM市场可达19万亿美元,市场空间非常广阔。

(二)  “低空+物流”,支线末线物流迎蓬勃发展期

1、支线和末线物流将是“低空+物流”主要应用场景,补足物流需求短板

20世纪以来,物流运输从一维的水路交通、铁路交通运输发展为纵横交错的二维交通运输,干线物流发展为公路+铁路+空中的三维交通运输,但支线和末线物流仍以二维交通运输为主,我们认为,随着eVTOL、无人机等航空器的发展,支线和末线物流正逐步实现三维运输布局。

政策端,低空+物流顶层设计陆续出台。2024年2月23日,中央财经委员会第四次会议强调,物流是实体经济的“筋络”,联接生产和消费、内贸和外贸,必须有效降低全社会物流成本,鼓励发展与平台经济、低空经济、无人驾驶等结合的物流新模式。2024年3月26日,工信部等四部门发布《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》,提出大力发展低空支线末线物流,推动大型无人机支线物流连线组网,在长三角、粤港澳、川渝等地区开展无人机城际支线运输及末端配送示范,各场景无人机配送大规模应用落地。

根据交通运输部数据,2022年我国快递业务量已达1105.8亿件,同比增长2.1%。近年来,无人机的应用在一定程度上缓解快递企业末端配送压力。深圳无人机行业协会预计,到2024年,无人机在国内的市场规模将达1600亿元,其中快递物流方面的无人机市场规模约300亿元,无人航空器物流将占物流配送总量的30%。另据艾媒咨询数据,我国同城跑腿市场从2018年的13亿元增长到2023年的402亿元,年复合增长率达98.6%,预计2025年将达664亿元规模;根据艾瑞咨询数据,我国即配行业订单量从2017年的83.1亿单增长到2023年的493亿单,2026年将达957亿单。同城跑腿/即配业务属于末线物流的范畴,低空物流是该场景的较优解,具有短期可盈利的商业潜力,发展前景明朗。

在支线物流场景中,无人航空器除满足节能减排的要求,也摒弃了传统陆运线路迂回冗长、高耗低效的方式,时效性大幅提高;在末线物流场景中,无人航空器或可破解乡到村快递不畅的困境,真正实现“快递进村/山”。我们认为,“支线+末线”无人机物流有望成为未来物流需求的有效补充,在粤港澳、长三角等城市群及川渝等山区,拥有良好的发展前景,或可快速实现商业闭环。

除支线和末线物流外,无人机外卖试点正蓬勃开展。2021年初,美团无人机外卖完成首次订单配送,2022年12月于上海市金山区开通了常态化航线。2023年,美团无人机配送服务获得中国民航局颁发的城市场景人口密集区《特定类无人机试运行批准函》和《通用航空企业经营许可证》。截至2023年8月底,美团无人机已在深圳、上海等城市总计落地7个商圈,17条航线,可为14个社区写字楼、4个5A级景区提供无人机配送服务,并已累计完成用户订单超18.4万单。未来,无人机外卖服务有望由点及面迅速铺开,并向全国推广,“空中外卖”真正进入千家万户。

2、医疗物资配送作为典型场景,部分地区已实现常态化运行

医疗物资运输具有重量轻和高时效性要求,是无人飞行器配送的典型应用场景。丰翼科技于2020年推出无人机医疗运输解决方案。截至2024年3月,丰翼无人机已服务全国三十多家医疗机构,累计飞行2.6万余架次,飞行距离30万余公里,运输医疗样本380万多个,运输血液制品超7000千克。2023年3月宝安区中心血站与丰翼科技共同推进无人机送血项目落地,开通深圳市首批无人机急救运血航线。除顺丰外,美团无人机与深圳市龙华区合作,将街道社康中心的医疗检验标本运送至龙华区人民医院,单程运输过程从40分钟以上缩短到10分钟以内。我们认为,国内医疗物资配送场景商业模式清晰、可行,在部分城市已实现常态化运行,未来有望向更多地区推广。

3、“制造+运营”一体将成为低空物流行业的主要发展模式

《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》提出在无人物流、城市空中交通等新兴应用领域,鼓励龙头企业探索形成产品研制、场景构建、示范运行一体化的商业模式,我们认为,美团、京东、顺丰等企业将继续引领低空物流发展,制造+运营一体有望成为低空物流行业的主要发展模式。

顺丰集制造和运营于一身,先发优势明显。2024年3月,顺丰旗下丰翼科技正式推出两款无人机物流产品,一款是深圳同城即时送,满足“同城范围2小时达”需求,目前推广期间一口价12元;另一款款是大湾区跨城即时送,满足“跨城跨海服务范围4小时达”需求,推广期间一口价40元。试运营期间,丰翼科技日均运输单量超过1万单,商业模式正逐步打开。作为物流配送承载主体,丰翼科技推出“魔鬼鱼”复合翼无人机(起飞重量42kg,载重8kg,最大航程100km)和“方舟”多旋翼无人机(起飞重量46kg,载重10kg,最大航程18km),可分别用于支线/末线物流配送,行业先发优势愈发明显。 

(三)  “低空+应急救援”需求迫切,有望先行先试

“低空+应急救援”场景包括空中侦察勘测、指挥调度、消防灭火、紧急输送、搜寻救助、特殊吊载、应急通信、国际救援等,场景丰富,需求较为迫切,有望先行先试。

1、发达国家航空应急救援体系已建立多年,我国仍处于补短板阶段

世界主要发达国家在上世纪就已经建立了符合国情的应急救援体系。其中,美国可用于执行救援任务直升机超过1万架;加拿大拥有可参与救援飞机1000余架,全部由政府拨款;德国建立了覆盖全国的航空紧急救援体系,救援用直升机数量超过800架,境内15分钟内便可得到国家免费航空救援服务;法国、瑞士均设立有国家航空救援中心,救援范围覆盖全国境。

迫切提升应急救援能力是我国低空空域开放的重要原因之一。2008年汶川“5.12”特大地震中,我国暴露出低空救援能力不足的短板,中央成立专项研究小组研究低空救援及低空开放方案。2008-2022年,我国空中应急救援体系的建设领先于其他低空应用场景,但受限于通航机场和配套机型,发展落地缓慢。2019年起,航空救援政策逐渐加码,近年来应急救援各场景试点常态化运行大幅增多。

2、eVTOL将成为航空应急救援领域的有力补充,增量空间巨大

截至2022年底,我国可用于应急救援的军民航直升机1000余架,与德国、日本基本相当,但与美国差距较大。由于我国幅员辽阔叠加可用飞机数量有限,导致我国应急救援平均响应时间达60分钟,远高于美欧日的20/15/10分钟。随着无人航空器以及eVTOL产业的发展,未来将成为航空救援的有效补充,发展空间广阔。

无人航空器正逐步渗透各类应急救援场景,包括常规救灾、水上搜救、消防救援、医疗救援、防汛抗旱和通信保障等。其中,海上搜救对航程和抗风能力要求较高,短时间内eVTOL难以执行海上搜救任务,但在消防救援和医疗救援等航空救援领域,eVTOL有望快速渗透。据航空工业报道,预计到2025年,我国航空应急救援领域整机市场规模有望达到300亿元,无人航空器以及eVTOL将大有可为。

目前国内外多家eVTOL公司布局发展航空救援应用领域。Volocopter与欧洲最大救援组织ADAC合作开展空中救援合作研究,空客提出LifeSaver项目将eVTOL整合到更广泛的陆空一体化航空医疗综合服务体系内。沃兰特与中航材航空救援合作,提出基于VE25型eVTOL的航空救援版方案。短期内,紧急医疗服务(EMS)将是优先落地的应用场景之一。

3、消防救援将成为eVTOL未来确定性应用场景

国家规划发展航空消防力量,主要聚焦森林草原及重点城市。根据国务院安全生产委员会《“十四五”国家消防工作规划》,“十四五”期间我国率先在重点城市、森林草原等自然灾害高发地区及有条件的地区(包含北京、天津、上海、广州、深圳、重庆等6 个城市)建设航空救援专业力量。航空消防主要分为超高层灭火和森林灭火,其中,森林灭火所需灭火剂剂量较大、航程较远,现阶段eVTOL尚不胜任,因此主要聚焦超高层灭火。较普通无人机,eVTOL具有载重量大、可悬停的优势,可作为超高层灭火装备部署在重点地区消防站。消防救援将成为eVTOL未来确定性应用场景之一。

消防版eVTOL通常作为消防用品进行审批,预计eVTOL在消防领域的进展更快。亿航智能已推出EH216-F消防版,其可携带6发灭火弹,配备100L机载灭火溶剂,并于2021年7月在中国国家消防装备质量监督检验中心完成技术检验,可为消防站3km内的高层建筑灭火救援。

(四)  “低空+旅游”作为toC端落地较快的应用场景,处于爆发前夜

toC端的应用场景主要包括空中游览、机场接驳、城市内空中出租车等。根据中国民航局数据,截至2021年11月,通用航空运营性场景中,培训仍为绝对主流,载客场景时长大约为培训场景的25%左右,其中空中游览飞行时长大约占载客类飞行的20%左右,占总运营飞行总时长的比例仅为2%左右。

1、低空旅游顶层设计不断发力

2021年12月,民航局发布实施《“十四五”民用航空发展规划》,指出要着力开展大众消费服务,提供多样化、特色化低空旅游服务产品。2022年1月,国务院印发《“十四五”旅游业发展规划》,要求推进通用航空与旅游融合发展,完善低空旅游等发展政策,选择一批符合条件的旅游景区、城镇开展多种形式的低空旅游,推动通用航空旅游示范工程、航空飞行营地建设以及低空旅游装备等自主创新及高端制造。2022年2月民航局印发了《“十四五”通用航空发展专项规划》,明确提出要推动低空旅游发展,支持文旅主管部门扩大空中游览、高空跳伞等对景区的覆盖,支持地方政府发展“通用航空+旅游”。

各地方政府密集推出低空旅游鼓励政策,产业界活跃度提升。2023年7月三亚出台促进低空旅游发展暂行办法,将低空旅游纳入旅游产业发展专项资金支持范围,用于低空旅游的基础设施建设、公共服务体系建设。合肥市发布《合肥市低空经济发展行动计划(2023-2025年)》,明确将开通商业化空中游览航线,在骆岗公园开通全球首条eVTOL商业化空中游览航线,并拓展至天鹅湖、大蜀山、环巢湖等区域。此外,产业界活跃度逐步提升。2023年3月,新疆西域旅游公司与亿航智能签订协议,成立合资公司并拟购买不少于120架亿航EH216-S或同类eVTOL,开创低空旅游新业态,进而辐射全新疆。随着eVTOL这类低空新产品的推出,依托eVTOL低成本运营的优势,低空旅游市场有望进一步打开。

2、“低空+旅游”场景未来5年对Evtol的市场总需求约为320亿元

根据文化和旅游部网站,2023年国内出游人次48.91亿,同比增长93.3%,国内游客出游总花费4.91万亿元,同比增长140.3%,eVTOL低空旅游市场有望分得一杯羹。根据民航局《空中游览和体验飞行》规定,目前国内申请取证的eVTOL均符合空中游览要求。未来eVTOL有望替代直升机、滑翔机和热气球等航空器,成为低空游览主力。

从市场需求来看,国内3A级以上公园均为潜在需求方。根据文旅部数据,2022年国内共有 315家 5A 级旅游景区、4179家4A 级旅游景区和6931家3A级景区。假设未来5年,50%的5A级景区,30%的4A级景区和15%的3A级别景区均有引入低空观光游览/空中运动服务的需求,考虑到eVTOL的经济性,假设每家景区按照分类由高至低分别采购10架/6架/4架eVTOL,那么低空旅游运营场景未来5年对Evtol的总需求量高达 13256 架。参考亿航EH216-S官方指导价239万,则市场总规模约为320亿元。我们认为,“低空+旅游”作为载人toC端较快落地的应用场景,正处于爆发前夜,产业链相关企业有望受益。

3、载人“空中巴士”服务有望于未来10年取得快速发展

展望未来,随着适航审批节奏加快,载人eVTOL产品企业有望在2026年和2027年密集取证,叠加载人试点逐渐趋于成熟,“空中巴士”、“空中出租车”甚至“空中智能驾驶”等toC场景有望逐步落地,并在未来10年先后取得快速发展。

(五)  美军先行先试,eVTOL军事应用前景广阔

美国国防部和国家航空航天局的长期支持对美国电动航空和eVTOL飞机的快速发展至关重要。2016年美国国防创新部门为JOBY提供了早期资金和飞机开发计划指导。2020年,美国国防部开展“敏捷至上”项目,聚焦小型电驱动飞行器,同期美国空军研究实验室也提出了大型飞机的混合电推进固定翼概念方案,体现了美国空军全方位推动航空装备电气化发展的路线。

美国多家eVTOL企业获得军方订单。2023年4月和7月,美国国防部“敏捷至上”项目与JOBY、Archer公司分别签订了总价值1.63亿美元和1.42亿美元的合同,包括9架“S-4”型和6架“midnight”eVTOL。截至2023年底,该项目已向15家整机制造商授予23份研发合同,订单总额超过4亿美元。2023年9月,JOBY向美军交付了首架eVTOL。

随着无人作战力量在现代战争中的大量运用,无人系统的地位和作用迅速跃升,无人力量正重塑未来战争形态。我国非常重视无人机作战力量,2023年11月11月,人民空军成立74周年之际,空军提出“无人元年,奔向更高起点”。借鉴美国发展经验,我们预计eVTOL未来将作为新的航空器,在我军后勤、应急救援和边境巡检等领域发挥重要作用。

五、数字低空有望成为数字经济发展新引擎

低空空域通常是指真高1000米以下的空域,根据不同地区特点和实际需要可延伸至3000米。数字低空是指通过数字化技术来提升低空空域的管控效率和安全性,并实现实时监测、管理和控制,从而提高航空器在低空空域的飞行效率和安全性。数字低空包括航空器数字化、起降设施数字化和空管数字化,其中航空器数字化包括航空器搭载的数字化传感器、处理器、传输系统等,并最终实现无人驾驶飞行;起降设施数字化包括安检数字化、监视数字化、机场机器人等;空管系统数字化包括空中交通、空域管理、气象服务、指挥控制等系统的数字化。

2024年4月4日,根据新华社消息,国家数据局正研究起草《深化智慧城市发展推进城市全域数字化转型的指导意见》,提出深入实施城市云网强基行动,探索发展数字低空基础设施等系列行动,加强大数据、人工智能、区块链、先进计算、未来网络、卫星遥感、三维建模等关键数字技术在城市场景中集成应用。《意见》明确城市数字化转型双目标:2027年全国城市全域数字化转型取得明显成效,2030年数字化转型全面突破。数字低空基础设施被纳入城市算力网,这也是“数字低空”概念在国家级政策文件首次出现。

根据中国信息通信研究院数据,2022年我国数字城市产业投资规模达1.8万亿元,预计2024年将超过2.5万亿元,复合增速17.8%。另据赛迪顾问《中国低空经济发展研究报告(2024)》数据显示,2023年中国低空经济规模达5059.5亿元,同比增速33.8%,预计2026年低空经济规模将达1.06万亿元,2023-2026年年复合增长率达28%。我们认为,数字低空基础设施被纳入城市算力网统一规划后,将融入智慧城市治理体系,建设进程或将提速。受益于低空经济庞大的经济体量,叠加强有力的政策加持,数字低空有望成为数字经济发展的新引擎。  

(一)  低空智能融合基础设施是低空数字化的关键一环

1、数字经济可实现城市资产重塑,数字低空待开发

随着人工智能、云计算、大数据、5G、数字孪生等信息通信技术的飞速发展,数字低空将助力数字经济从平面空间向立体空间拓展,成为数字经济发展的新引擎。根据北京大学时空大数据协同创新中心观点,数字经济可实现后土地财政时代的城市资产重塑:城市低空通过数字化方式实现 “重新开发”,城市资产通过数字场景搭建、运维、服务等实现“重新出售”,城市设施通过数字化方式“重新建设”,最终实现城市资产的新一轮运营,完成数字化产业增收,创造出新的GDP增长点。

数字低空是涵盖低空装备制造、信息基础设施建设、低空综合服务等环节的综合产业链,总体分为三层:物理和信息基础设施层、数字化空间层和低空应用层。基础设施层包括飞行器系统、数据存储系统和地面控制系统等物理基础设施和通信网、感知网、导航网、算力网等信息基础设施,数字化空间层主要为数字化的运营管理平台,低空应用层主要包括低空经济+物流、低空经济+农业、低空经济+救援等应用,各层之间数据要素互相渗透。

2、SILAS可将低空空域转变为可计算的数字化空域,“四张网”建设是关键

智能融合低空系统SILAS(Smart Integrated Lower Airspace System)的两个特点是智能和融合,包括飞行、管理、服务等方面的智能化,以及基础设施、管理方/运营方、飞行器等多层次的融合。SILAS将协助监管部门精准管控,赋能运营企业创新应用。

云计算、大数据、人工智能等技术助力SILAS将低空空域转变为可计算的数字化空域。后者未来形态为数字孪生空域,实现空域建模、时空计算、数据融合、仿真模拟等功能。 

根据粤港澳大湾区数字经济研究院发布的《低空经济发展白皮书(2.0)— 全数字化方案》,当前低空经济发展面临四大问题:有限的地面、空域和频谱资源共享共用的问题,管理者对低空飞行器“看不见、呼不到、管不住”的基本安全问题,大规模低空飞行的安全、效率和成本问题以及低空经济中不同主体和业务之间的协同问题。目前解决上述问题的方案是由政府牵头,建立统一标准化的低空智能融合基础设施,即构建低空经济设施网、空联网、航路网、服务网“四张网”。

具体而言,设施网是低空经济的基础设施,包括分布式起降点、起降站等配套物理设施,这些设施为低空飞行提供了必要的场地和设备,确保了低空飞行的安全和效率。空联网满足低空感知及通信的需求,可以实现无人机和地面设备之间的实时通信和数据交换,实现远程监控和实时预警等功能。航路网是低空经济的航行保障,包含空域航路、3D数字地图等,提供实时导航和飞行控制等功能,确保了无人机在低空飞行中的安全和稳定。服务网是低空经济的数字化管服系统,它以客户为导向,满足监管安全要求和企业飞行要求,确保低空经济的安全和规范发展。

3、多地试点建立低空空域全数字化融合管理系统,深圳一马当先

各地出台政策加快构建低空智能融合基础设施(SILAS),2024年有望从地区试点发展到全面铺开。据《经济日报》报道,深圳低空智能融合基础设施项目一期正加快建设,将初步构建起支撑低空经济的设施网、空联网、航路网、服务网“四张网”。SILAS系统可实现低空空域多种类飞行器融合飞行管理,并为低空飞行器提供必要的通信保障与配套服务。

此外,深圳市在数字化空域划设和管理基础工具初步建设完成的基础上,建设了数据共享平台,聚集了各方提供的飞行器信息、空域使用情况、飞行动态、异常事件告警和飞行计划辅助信息等数据,并接入卫星地形影像、行政区划、建筑数据、交通路网、三维模型、车流和气象情况数据以及深圳市的管制空域和适飞空域数据,让各关联方共享低空信息数据,并据此调整其业务流程和飞行任务。

2023年10月,上海市政府印发《上海市进一步推进新型基础设施建设行动方案(2023-2026年)》,明确开展城市低空智能融合飞行基础设施布局研究,加快推进建设无人系统多体协同重大科技基础设施一期项目,促进自动化、无人化、智慧化物流技术装备和自动感知、自动控制、智慧决策等智慧管理技术的集成应用。我们认为,2024年SILAS系统建设有望由点及面扩展到全国,低空经济基础设施大幕开启。

(二)  无人驾驶航空器及其管理服务体系将成为数字低空的主要载体

2022年8月,中国民航局发布《民用无人驾驶航空发展路线图V1.0》征求意见稿,提出2025 年之前,实现统一的时空基准,提升航空器安全自主飞行能力和航行保障能力,大幅增加垂直起降功能的起降场;2030 年之前,实现空域信息数字化,建立健全空域共享、数据互联、运行高效、管服一体的平台和机制;2035 年之前,建立载人无人驾驶航空交通运输系统,实现广域的运输范围和灵活高效的网络化布局。2024年1月1日起,《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》正式实施。作为我国首部针对无人驾驶航空器飞行及相关活动进行全链条管理的法规,标志着我国对无人机的管理进入了一个新阶段。

欧洲航空安全局EASA已经发布eVTOL的智能驾驶路线图,将eVTOL的智能驾驶程度分为三级:一级为辅助人类飞行员,二级为飞行员和智驾系统联合驾驶,三级为无人自动驾驶,人类仅在设计过程中和超视距外参与。EASA将在2025年开始审定一级自动驾驶,2030年开始审定二级自动驾驶,2035年开始审定三级自动驾驶。

1、无人驾驶航空器管理服务体系建设提上日程,各国UTM系统仍处于初期

无人驾驶航空器服务体系对低空经济发展至关重要,美国航空航天局(NASA)于2013年提出无人机交通管理(UAS Traffic Management, UTM)的概念,旨在对低空空域内的无人机大规模安全运行进行管理和提供服务。根据国际民航组织,UTM应具备12项功能,见表11。其中,实名注册、追踪定位、电子围栏是基本服务功能,而飞行信息交互以及规划、冲突管理等涉及交互、调度的功能将是UTM系统实现智能低空空域交通管理的关键。

美国NASA将UTM的开发验证分为4个阶段,已分别于 2015、2016、2018 和 2019 年完成相关的试飞验证。一级技术能力水平主要测试视距内无人机在低风险地区的运行;二级技术能力水平主要试验无人机在低风险地区的视距内和视距外混合运行;三级技术能力水平在于测试常态超视距运行、空中机对机防撞和避让静态障碍物等能力;四级技术能力水平的测试则是对超视距运行、跟踪和定位、避让动态障碍物,以及处理大规模突发事件等能力。每个技术水平阶段的提升,都可以让无人机拥有更多应用场景,增加空域中无人机飞行容量。

欧洲的UTM发展由欧盟信息与通信技术(ICT)组织统一管理,旨在开发一套标准化的U-Space系统,支持大量无人机安全、高效的运行。U-Space系统主要组成部分包括飞行器的识别、空域管理、空中交通信息广播和飞行授权。该系统将把民用和军用无人机无缝集成到现有的环境和空域类别中,支持与传统航空进行交互,确保无人机在所有运行环境尤其是低空空域下运行。

2、我国UTM系统建设初见成效,深圳和杭州发展较为领先

我国UTM系统仍处于试点发展阶段。2018年11月19日,民航局在深圳地区无人机飞行管理试点工作启动,并上线无人机空管信息服务系统(UTMISS),主要将轻、小型无人机纳入实时管理范围。2020年5月1日,该系统在海南省投入使用。UTIMISS系统可实现限飞空域划设、空域信息提供、计划申请、飞行数据实时报送等功能,同时,通过与民航UOM无人机实名登记系统等的数据互联,可随时获取每台无人机的生产序列号和注册码,实现远程识别,为相关部门及时处理违规违法飞行提供技术支撑。此外,杭州在智能UTM系统发展上也取得成效。杭州成立无人机运行管理服务中心,可以实现与UTIMISS类似的限制空域划设、飞行数据实时报送功能,但无法强制接入所有低空空域运行的无人机,需要无人机运营单位自愿将数据系统进行打通。

我们认为,中国UTM系统建设已初有成效,呈现基于风险管理的权力下放态势,同时也保持较强监管的特点。根据民航局《“十四五”民用航空发展规划》,空管系统新增主要设备国产化率将从2020年60%提升至2025年80%。随着UTM系统建设逐渐铺开,相关国内空管设备企业有望受益。

(三)  北斗提供万物空间和时间信息,是数字经济发展的基座

北斗系统作为我国自主建设、独立运行和持续发展的重大时空基础设施,结合北斗地基增强系统“全国一张网”,可为国民经济、国防工业各领域提供必不可少的高精度时空信息服务,是新基建的基础赋能者和重要驱动者。打造全面天地融合、泛在高精定位授时的北斗智能时空体系对加速低空经济数字化进程、落实数字中国发展战略有重大深远影响。

北斗提供的万物空间和时间信息,是万物互联不可或缺的要素。在感知层,北斗可提供物体的时间和空间位置信息;在传输层,北斗是万物互联的基础设施,短报文通讯功能可频繁切换,避免通信堵塞,在空中和偏远地区与传统通信手段优势互补;在应用层,北斗提供时空基准和位置基准服务,可提升物联网的精确性、有效性、安全性。

根据中国卫星导航定位协会发布的《2023中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》,2022年我国卫星导航与位置服务产业总产值达5007亿元,同比增长6.76%,其中北斗核心产业规模超过1400亿元,由卫星导航应用和服务所衍生带动形成的关联产值达3480亿元,同比增长7.54%,占总产值的69.5%。《发展白皮书》预计,2025年GNSS市场规模有望达万亿元。 

北斗终端在通用航空器上的渗透率在提升。截至2023年底,应用北斗系统的通用航空器超2128架,机队占比超过七成,装载北斗系统的航空器数量是2020年的7倍多。我们认为,随着监管的规范和航空器适航安全性要求提升,未来低空经济中各类航空器搭载北斗系统的比例将进一步增加。

北斗网格码赋能数字低空。北斗网格码是在GeoSOT地球空间剖分理论的基础上发展出的一种离散化、多尺度区域位置标识体系,它可以为地心至地上6万公里地球空间中各种大小不等、最高精度达1.5厘米的任意网格赋予全球唯一的一维整形数编码,并可以在同一区域范围内与任意一个实体对象和各种不同数据建立起关联。目前它已成为国家北斗系统推出的全球位置代码国家标准,每个网格码代表三维地球上一个特定的网格空间。

在低空飞行器的管理中,北斗网格码以时间维度作为变量,将空间内有无人机的网格标记为1,没有的标记为0,反向转换成无人机在三维立体空间的运动状态,即可规划出任意动态的无人机飞行路径,并能将飞行空域的利用率最大化。

北斗网格码技术为低空经济提供精确的空间定位,有助于实现低空经济的数字化管理。通过北斗网格码+北斗万物签技术,空中城市建筑、机器设备等都将被赋予具有空间属性的唯一北斗数字三维标识,实现一位一码、一物一码、一事一码。低空经济中的各类设备和活动均可实现数字化,进而实现可计算化,便于进行数据分析和决策优化。此外,大数据信息查询、室外无路网导航与数据规划、飞行器三维路径规划等都需要北斗网格码服务。

在低空经济发展中期,飞行器的航线呈现出交叉化特征,空中无人飞行器逐渐增多,规划飞行器路径是实现飞行器无人驾驶的重要环节。北斗网格码可获取道路、地形、高程、坡度、植被、河流、草地、耕地、DEM、三维DTM、气象水文等数据,形成目标区域的多图层地理信息库。在各图层地理信息库生成的同时,按GeoSOT规则将数据信息剖分成合适尺度的网格,根据多图层数据,量化每一个空间网格的可通过性,快速得出目标区域可通过的网格,进而规划出合理的路线。

我们认为,利用5G、北斗、电子标签、人脸识别等人工智能技术,北斗网格码能够实现沉浸式互联互通,助力低空经济与其他产业的快速融合发展。

(四)  卫星互联网赋能,助力远期低空智能网联破局

低空智联网是以现有空天地网络为基础,以多网互联融合(低轨卫星、ADS-B、蜂窝网络和地面网络等)、网络化感知、计算服务为核心,解决高密度、大流量、多用户等场景下的稳定通信、全面监视和统一服务的实现问题,是低空经济解决监管问题、突破发展瓶颈所必需的技术手段。以5G为代表的新一代通信技术和以“云大物智链安”(云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链以及安全技术等)为代表的算网数智技术,为低空经济监管、产业链串联、应用智能化等带来全新手段,推动信息通信产业与低空产业有机融合,进而催生低空智能网联。根据卫星和蜂窝网络的融合程度,低空智联网演进可分为天地互联、天地融合、天地一体三个阶段,与5G、5G-A到6G的网络演进相适应。

根据IMT-2030(6G)推进组发布的《6G总体愿景与潜在关键技术白皮书》,6G相比5G可提供更多的频谱资源,通过地面网络与不同轨道高度卫星以及不同空域飞行器等融合成全新移动信息网络,实现城市热点、偏远地区、海上和空中按需覆盖,具有组网灵活、韧性抗毁等突出优势。

6G框架下的低轨卫星通信将成为远期低空智能网联的关键基础设施。由于现有5G基站对空有效覆盖范围只有约150米, W类空域和部分G类空域运行的低空飞行器可通过搭载5G智能网联技术来实现智能化监管。在150-1000米空域运行的低空飞行器则需要融合4G/5G网络与对空专用通信链路/网络、通感一体化网络或者低轨卫星互联网,来实现各飞行器的互联互通。低轨卫星互联网有望成为未来高密度低空智能网联解决方案之一。

根据美国卫星工业协会数据,2022年全球航天产业规模达到3840亿美元,其中,全球卫星产业规模占航天产业的73%,达2811亿美元。2022年,我国星网计划获得ITU批准,计划发射12292颗卫星。2023年8月,G60卫星星座获发改委核准批复,两期共计划发射13000余颗卫星实现组网。随着2024年我国商业火箭发射能力大幅提升,低轨卫星互联网建设进程将提速。低轨卫星通信赋能低空经济,助力远期低空智能网联建设破局。

六、 投资建议:未来已来,抢滩低空经济万亿级蓝海市场

低空经济产业链包括上游飞行基础设施及保障服务端,中游的航空器制造端以及下游的运营应用端,展望未来,我们认为低空经济万亿级市场爆发在即,基建先行,制造与运营齐头并进,建议“七维度”配置。

整机端,建议关注中直股份(600038.SH)、航天电子(600879.SH)、万丰奥威(002085.SZ)、纵横股份(688070.SH)、亿航智能(EH.O)等;动力系统端,建议关注航发动力(600893.SH)、卧龙电驱(600580.SH)宗申动力(001696.SZ)等;机身结构端,建议关注中航高科(600862.SH)、光威复材(300699.SZ)、广联航空(300900.SZ)、时代新材(600458.SH)等;空域管理端,建议关注中科星图(688568.SH)、莱斯信息(688631.SH);适航认证端,建议关注广电计量(002967.SZ);低空感知端,建议关注纳睿雷达(688522.SH)、四川九洲(000801.SZ)、北斗星通(002151.SZ)等;低空运营端,建议关注深城交(301091.SZ)、中信海直(000099.SZ)等。

七、 风险提示: 

航空法规等监管要素变化的风险;

意外事故导致发展停滞的风险;

相关政策落地不及预期的风险。

本文摘自:中国银河证券2024年4月22日发布的研究报告《低空之境,无限未来》

军工行业首席分析师:李良 S0130515090001

评级标准:

评级标准为报告发布日后的6到12个月行业指数(或公司股价)相对市场表现,其中:A股市场以沪深300指数为基准,新三板市场以三板成指(针对协议转让标的)或三板做市指数(针对做市转让标的)为基准,北交所市场以北证50指数为基准,香港市场以摩根士丹利中国指数为基准。

推荐:相对基准指数涨幅10%以上。

中性:相对基准指数涨幅在-5%~10%之间。

回避:相对基准指数跌幅5%以上。

推荐:相对基准指数涨幅20%以上。

谨慎推荐:相对基准指数涨幅在5%~20%之间。

中性:相对基准指数涨幅在-5%~5%之间。

回避:相对基准指数跌幅5%以上。

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