国防军工周报：低空经济专题

国防军工周报(1.15-1.21)： 低空经济专题 国联证券国防军工研究团队 证券研究报告 2024年1月20日 产业链：以eVTOL为例，产业链、价值量拆解 第三部分 他山之石：低空经济与军工有何关系？ 第二部分 目 录 第一部分 当前时点为什么要关注低空经济？ 第四部分 1、当前时点为什么要关注低空经济？ ◥低空经济是指以民用有人驾驶和无人驾驶航空器为主，以载人、载货及其他作业等多场景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。主流观点认为低空涵盖距离地面垂直高度1000米或3000米以内的空域（视地区特性和实际需求而定）。 低空经济概念图 低空经济包含国家、民用类航空器 低空经济对通用航空形成全包含关系 ◥低空经济可视作通用航空的升格，涉及低空飞行、制造、保障等多项产业。从应用场景来看，低空经济涉及军用、政用、商用、民用全方位场景；从产品角度来看，主要包含低空内飞行的无人机、私人飞机、eVTOL等航空器；从产业构成来看，主要包括低空制造、低空飞行、低空保障、低空基础设施和综合服务等产业。 资料来源：国家低空经济融合创新研究中心，前瞻产业研究院，国联证券研究所4 2020年至今低空经济标志性事件汇总 军用、政用、商用、民用四大领域应用场景示例 ◥回顾2020年至今，政策加持、产品迭代下行业有望持续快速发展。2021年2月低空经济首次写入国家规划，随后央地实质性政策持续发布，22年后公司数量上升，产品发布量大增；2023年起产品密集进入验证期，试飞情况显著增多；2023年下半年证申请数量提升，亿航智能在10月、12月分别获得型号合格证（TC）、标准适航证（AC），进度全球领先，并实现“从零到一”的突破。 5 资料来源：中国政府网，深圳市政府，发改委，工信部，交通部，民航局，亿航智能等各公司官网，国联证券研究所整理 ◥国外，巴黎奥运会、大阪世博会均已计划在活动期间开展eVTOL商业化运营尝试，其中巴黎奥运会，Volocopter公司宣布了5条航线，分别是3条连接航线和2条观光环绕航线。国内，亿航智能EH216-S获得全球首张无人驾驶载人电动垂直起降航空器适航证。深圳、合肥、广州等地也为低空经济产业制定了相应行动计划和扶持政策，企业与政府合力下或将在某些特定场景实行eVTOL运营试点。 ◥保时捷管理咨询考虑了目标客群购买力、日常出行行为、当地基础设施水平、对传统出行方式的渗透率四大维度，测算在中性情境下中国eVTOL市场将在2030年达到500亿。 在中性情境下中国eVTOL市场将在2030年达到500亿 eVTOL未来可能时间节点 资料来源：中科创星公众号，《蓄势待发，乘风破浪》保时捷管理咨询，国联证券研究所整理6注：保时捷管理咨询报告对eVTOL中国市场容量的估算仅包含持续性需求所带来的市场规模，未包含政府等公共部门的使用场景需求和私人市场观光旅游、个人购买等偶发性需求，因此，实际市场容量将大于上述结果。 2、他山之石：低空经济与军工有何关系？ ◥2020年2月，美国空军发起了名为“敏捷至上”的计划，旨在研究eVTOL技术在军事任务中的应用可行性。美国空军希望充分利用商用技术发展的基础，打通国防采办、测试与企业的合作通道，驱动eVTOL飞行器技术和应用发展，以高度融合的方式提升空军作战能力。除了空军之外，还有美国海军陆战队、海岸警卫队、海军试飞员学校和其他政府机构对该项目进行支持。 “敏捷至上”(AgilityPrime)项目发展历程 “敏捷至上”项目运营架构图 2020年4月 敏捷至上项 目启动 2020年12月 Joby公司实现无人适航 2021年12月 美国空军首次遥控飞行eVTOL飞机 2020年6月 项目批准两家 公司的原型提案请求 2021年3月 实现首次载人适航 2022年11月空军 飞行员首次测试驾驶eVTOL 8 资料来源：ElectricVTOLNews，AFWERX，国际航空公众号，国联证券研究所 ◥电动飞机技术具有低成本、高效率、高安全、智能化、环境友好、灵活敏捷等显著优势，已获得全球主要航空强国的高度重视，美国、欧洲均开展专项研究计划推动相关技术发展，为未来发展趋势。 ◥eVTOL在短途运输等部分场景有望替代直升机等航空器。军队可以使用成本较低且无需储存航空燃料的eVTOL执行短距运输、搜索救援等军事任务中，有望替代传统直升机、倾转旋翼机等航空器，大幅降低任务成本，打造敏捷任务能力，同时其轻量化、模块化和分布式电驱动架构的产品特性，使得整体运营维护成本和复杂度相对于直升机而言更为有竞争力。 军用eVTOL飞行器的优势 电推进简化机械结构，降低 维护成本及维护周期 多电池系统和多电机驱动技术 提高安全性，同时具备智能化特点未来可引入无人驾驶 eVTOL飞行 器优势 规模化生产和成熟的供应链 预计将大大降低eVTOL的成本 采用分布式电推进布局，低 排放、低噪声、环境友好 具备垂直起降能力，灵活敏 捷在各种地方起降，降低对基础设施的依赖 9 资料来源：《敏捷至上项目推动eVTOL技术发展》谭米，国联证券研究所 “敏捷至上”项目将参赛飞行器按应用场景分为三大类 应用场景 有效商业载荷 航程/km 飞行速度(km/h) 航时/min AIO1（大型载人） 3~8人 >161 >161 >60 AIO2（小型载人） 1~2人或同质量货物 >16 >72 >15 AIO3（载货） >230kg最大起飞重量>600kg >332 >161 >100 ◥敏捷至上项目在探索电动垂直起降技术在短距离运输、救援搜索、特种作战等军事行动中的应用; 敏捷至上项目场景分类、特点于对应的eVTOL机型 海军陆战队作战实验室与空军的AgilityPrime项目合作，将 eVTOL飞机用于后勤目的 ◥敏捷至上项目主要有三个目标任务：(1)人员投送与撤离;(2)后勤运输，特别是点到点的短距运输，包括从集散地到用户方、海上船舶平台到岸上等;(3)军民用相关任务，包括人员运输、搜救等。 场景分类 特点 对应eVTOL机型 机型介绍 图片 人员运输 该类应用场景与现有商用技术发展较为契合，参与方案较多 JobyS4电动垂直起降飞行器 该飞行器采用倾转旋翼构型，在两侧的机翼中段、翼尖以及尾翼共设6个旋翼，采用全电推进系统，航程240km，巡航速度320km/h 个人飞行器 该类应用场景关注短距离、小载荷简易运输任务，与商用市场个人飞行器较为接近 Flyt红色蜂鸟轻型垂直起降飞行器 红色蜂鸟采用纯电推进系统，其升力与推力来源于4个涵道风扇，载荷约113kg，续航时间约20~30min 货物运输 该类应用场景关注远距离、大载荷、低成本货物运输需求 雷戈-A货运飞行器 该飞行器兼具倾转涵道风扇与传统升力面，起降方式可实现常规滑跑或垂直起降，在常规起降模式下最大载荷为2268kg，垂直起降模式为1225kg，其巡航速度可达370km/h 资料来源：国际航空公众号，《军用无人直升机及其动力装置分析》刘腾跃王士奇，《美国空军敏捷至上电动垂直起降飞行器项目分析》穆作栋等， 10 《敏捷至上项目推动eVTOL技术发展》谭米，国联证券研究所 ◥美国军队基本建成自上到下的气候战略布局：为应对气候变化威胁，21年美国国防部发布了《国防气候适应计划》，随后，22年美国陆军率先发布了《气候战略》，明确了具体减排目标：到2032年，将碳排放量减少到05年的50%；到2050年，将净碳排放量降至零；美国海军在几个月后发布了《气候行动2030》，预计2030年海军碳排放较2008年下降65%、实现100%无碳电力供应，2035年海军全部车辆实现零碳排放；22年10月美国空军正式发布了《气候行动计划》通过面对气候风险保持空天优势、基于气候影响作出知情决策，以及提升能源利用效率并寻求替代能源等举措，美国空军预计未来5年可降低3.7%的二氧化碳排放，节省航空燃料超过2.5亿L，到2032年碳减排量计划将再翻一番。 美国《国防气候适应计划》整体架构 AFRL展示的分布式电推飞机概念模型 美国空军《气候行动计划》中关于提升能源利用效率并寻求 替代能源的主要工作部署 ◥2020年初，美国空军研究实验室在AIAA科技大会公开了其分布式混合电推进固定翼飞机概念。敏捷至上项目聚焦小型电驱动飞行器，将美空军相关研究范围从大型固定翼飞机扩展至中小型垂直起降飞行器，体现了其全方位推进电动飞机技术军事化应用的思路。 目标 关键成果 提升能源利用率 在2027财年和2032财年前，将美国空军作战能源效率分别提升5%和7.5%在2027财年前，完成全尺寸翼身融合飞行器样机的开发和测试 使用替代能源 在2026财年前，开展投放式、可兼容可持续航空燃料试点，成本与传统航空燃料相同，或更低的可持续航空燃料至少占燃料采购总量的10%在2028财年前，完成微型反应器试点应用，验证其作为替代能源的可行性到2030财年，确保空军全部使用无碳电力(CFE),其中7×24h全天候无碳电力占比不低于50%到2027财年，实现轻型车辆100%零排放；到2032财年，实现飞机服务保障设备100%零排放；到2035财年，实现非战术车辆100%零排放 11 资料来源：《美国空军气候行动计划分析》王翔宇、侯薇，《美空军研究实验室展示分布式混合电推进飞机概念》穆作栋，国联证券研究所 ◥不止是海军，整个军工武器装备处在机械化向电气化、信息化升级换代趋势中。 图片 海 发动机 增速 发电机 高比功率储能装置 电子控制 中心单元 转向 电机 驱动电机 陆 空 定义 舰船综合电力系统(IPES)：将相互独立的机械推进与电力系统，以电能的形式合二为一 特种车辆电气化：发电机、整流器、逆变器、电动机等组合而成的电传动系统取代了传统机械传动装置 航空电气化:将传统飞行器中的气、机、液系统转换成电气系统 优势 提高舰艇布置灵活性，降低噪声信号，提高隐身能力和机动性；节省战舰燃油；满足高能武器用电需要 更大的精确火力打击范围、更全面的综合防护能力、更快速的机动突击能力以及更高效的战场感知能力等 改善发动机效率；大幅减重；自检能力更强，易于维护，维护成本降低；更灵活控制性能与更优越的飞行环境；减小生态破坏 进展 海军由点到面逐步向更多舰艇类型应用拓展 短中期有望逐步开展轻型非战术车辆电动化，未来向更多战术车辆拓展 目前仍处在研制阶段，在部分小飞机如滑翔机得到应用，eVTOL或加速电气化进程 资料来源：《航空电机系统技术发展与展望》曲荣海，《陆战平台全电化关键技术发展1综2述》李嘉麒等，《关于电工学科前沿技术发展的若干思考》马伟明 （电工技术学报），国联证券研究所 ◥美国空军强调建立强大的供应链以支持eVTOL原型机开发和批量生产。美国空军与NASA正在建立分层的供应链系统，涵盖了推进系统、飞车结构、能源存储、航空电子设备、传感器等等。 敏捷至上项目供应链系统 ◥美国空军希望通过“敏捷至上”项目促进eVTOL飞行器商业市场的成熟，建立和完善相关产业供应链，推进军用飞行器的发展应用，同时也可以加快eVTOL的适航审定进度和量产保障最终实现军民市场的共同发展。 13 资料来源：Avionics，国联证券研究所 ◥在经费方面，军方作为启动用户，项目授出合同金额累计超2亿美元，撬动110亿美元市场投资金额，发挥较大的杠杆效应，在所有产品项目中，美国Joby公司的S4飞机进展最快，23年11月向美国空军交付了第一架eVTOL，根据Joby与国防部合作合同价值达1.31亿美元，该公司最终将向美国空军交付最多9架eVTOL飞机，预计24年将交付第二架eVTOL。 2021年后，美国eVTOL市场投融资更加活跃 ◥2021年后，美国eVTOL市场投融资更加活跃，Joby、Archer在内的美国甚至全球的主要eVTOL公司相继通过S