低空经济专题之一：eVTOL兼具时间效率优势和成本优势，UAM市场前景广阔

2016年，Uber公司发布城市空中交通白皮书，提出未来城市空中交通（Urban Air Mobility，UAM）的概念；2018年，美国航空航天局在《城市空中交通空域整合概念和考虑因素》中定义“城市空中交通”是“城市内适用于载人飞行器和无人飞行器系统的安全高效交通运作方式”。安全、便捷、智能、环保（包括低噪音）、多样性和个性化服务是人们对UAM预期的主要特征。eVTOL具有低碳环保、低噪声、自动化等级高、运行成本低、安全性和可靠性高等优势，非常适合UAM应用场景，UAM应用场景牵引eVTOL研制热潮。 eVTOL飞行器具有显著的时间效率优势。目前，大部分eVTOL设计巡航速度在200公里/小时左右，速度远快于地面交通约40公里/小时的运行速度。结合eVTOL飞行器具有快速起降、快速完成飞行状态转换的能力，将有效提升城市交通效率。在UAM场景中，eVTOL可将地面60分钟的通勤时间降低至20分钟左右。此外，eVTOL单机运载力小，可以更为灵活地设置航线，更好地满足出行多样化需求，前景广阔。 eVTOL飞行器经济成本与地面交通工具可比。根据Joby、Lilium、亿航智能、沃兰特以及麦肯锡咨询的数据，eVTOL的运营成本约0.5-2.5美元/座位/英里，远低于直升机6-8美元/座位/英里的运营成本。 Joby预估eVTOL票价3美元/座位/英里与美国纽约出租车费相比仅略高。基于eVTOL显著的时间效率优势，有望迎来广阔的发展空间。 产业链相关标的包括：1）低空基建相关标的莱斯信息、中科星图、深城交、国睿科技，海格通信等；2）eVTOL飞行器相关标的亿航智能、万丰奥威、卧龙电驱、光威复材、吉林化纤、烽火电子、芯动联科等；3）飞行器运营和模拟飞行相关标的中信海直、海特高新等。 风险提示 低空经济相关支持政策不及预期；UAM相关基建配套不及预期； eVTOL研发、取证、量产进展不及预期；eVTOL的OEM厂商给出的商运财务模型过于乐观等。 1UAM引起eVTOL研制热潮，多款飞行器即将定型量产 1.1UAM引起eVTOL研制热潮，即将从概念走向现实 2016年，Uber公司发布城市空中交通白皮书，提出未来城市空中交通（Urban Air Mobility，UAM）的概念；2018年，美国航空航天局在《城市空中交通空域整合概念和考虑因素》中定义“城市空中交通”是“城市内适用于载人飞行器和无人飞行器系统的安全高效交通运作方式”。安全、便捷、智能、环保（包括低噪音）、多样性和个性化服务是人们对UAM预期的主要特征。2023年，欧洲航空安全局EASA发布《城市空中交通调查评估报告》，预计空中出租车将于2024年和2025年在全球少数几个城市上空出现，UAM即将从概念走向现实。 2020年，亿航智能发布的《城市空中交通系统白皮书》指出，城市空中交通更接近于公交系统，而非出租车系统，因为所有飞行器均需在城市空中交通系统平台登记注册，并统一监控，因而飞行器会遵循指挥调度平台设定的准确点对点航线进行飞行。每个起降平台是覆盖特定地区城市空中交通网络的一个单元，采用直线路径与其他站点相连。路线更密的大型站点构成城市空中交通网络的节点或者枢纽。为满足新出现的需求，随着新起降平台和新路线加入，网络规模逐渐扩大。 城市空中交通系统的功能包括城市内的客运和货运。城市空中交通运营商可以同时安全有序地控制众多飞行器，按照预先规划的航线，在站点之间往复运行。 城市空中交通系统组成主要包括：飞行器（如自动驾驶飞行器、电动垂直起降飞行器）、指挥调度平台、导航与定位系统、站点（包括停机坪、充电站等基础设施）以及交互软件。 图表1：城市空中交通系统组成 电动垂直起降飞行器（Electric Vertical Takeoff and Landing，eVTOL）区别于常规飞机的主要技术特点包括可以实现垂直起降、采用分布式电力推进以及运用全电/混合动力技术。得益于电动机、电池和自动化技术的发展，与常规直升机相比，eVTOL更加低碳环保、噪声更低、自动化等级更高，并由此产生了运行成本低、安全性和可靠性高的优势。因此，eVTOL被看作是最具发展前景的、可支撑起城市空中交通运输这个大众市场的有效运载工具。 图表2：eVTOL与豪华汽车、低端直升机的对比 在诸多eVTOL航空器研制厂商中，既有波音、空客等传统民用航空器制造商，又有Joby、Volocopter等初创科技企业。根据美国垂直飞行协会2023年7月的统计，全球eVTOL航空器型号已经达到853个。 图表3：全球代表性eVTOL型号及参数 1.2国内多款飞行器即将定型量产 eVTOL飞行器按是否有人驾驶可以分为两类。国内采用无人驾驶路线的主机厂包括亿航智能、峰飞航空、御风未来、山河智能等；采用有人驾驶路线的主机厂包括沃飞长空、峰飞航空、沃兰特、时的科技、小鹏汇天、亿维特等。 图表4：部分国内eVTOL飞行器 亿航智能EH216-S已取得TC、PC，峰飞V2000CG已取得TC，多家主机厂eVTOL型号申报适航认证。2023年10月13日，亿航智能EH216-S无人驾驶载人航空器获得中国民航局颁发的型号合格证（Type Certificate，TC），同年12月21日，获颁标准适航证（Airworthiness Certificate，AC），并交付第一批客户。 2024年4月7日，EH216-S获颁生产许可证（Production Certificate，PC），标志着EH216-S迈入规模化生产阶段，为商业化运营提供了重要保障。2024年3月22日，峰飞航空V2000CG无人驾驶航空器系统获得中国民航局颁发的型号合格证，标志着V2000CG成为全球首个通过型号合格认证的吨级以上eVTOL。 图表5：EH216-S公布中国市场官方指导价 图表6：峰飞航空V2000CG 2eVTOL时间效率优势显著，有望缓解大城市极端通勤 德勤在报告《先进空中交通：颠覆交通的未来》中指出，未来空中交通可以与现有交通网络和基础设施紧密集成，实现“第一英里”和“最后一英里”的连接，提高交通网络效率。德勤给出了一个通勤时间对比示例，对于一段全程27英里（约43.5公里）的通勤，地面交通需要74分钟，而eVTOL由于具有比地面交通快5倍的巡航速度，仅需10分钟巡航即可飞行25英里，考虑到“第一英里”和“最后一英里”需要借助地面交通，各估算5分钟的时间，以及登机和下机分别7分钟和2分钟的估算时间，总耗时29分钟。在此示例中，借助城市空中交通，相对地面交通可以节省45分钟的时间。 图表7：未来城市空中交通网络概述 2.1eVTOL具有快速进入巡航状态的性能 eVTOL的一个标准任务段包含垂直爬升、悬停、爬升、巡航、进近、悬停和垂直降落等阶段。 图表8：eVTOL标准任务剖面示例 2023年3月2日，峰飞航空宣布其eVTOL飞行器-盛世龙4号机在单次充电状态下顺利完成250.3公里飞行，刷新了全球2吨级eVTOL飞行器航程纪录。此次飞行测试于2月23日在峰飞济宁测试基地完成，通过视频和第三方设备进行了真实完整的飞行过程记录。长距离飞行视频展示了垂直起飞、正向转换、固定翼巡航、反向转换及垂直降落的完整飞行阶段，单次飞行航程250公里。 我们梳理概述峰飞航空eVTOL飞行器-盛世龙4号机250公里飞行过程如下： 1）起飞阶段：垂向速度从0加速到6.4m/s之后稳定向上攀升，海拔高度从起点的47米升高到约107米，之后降低垂向速度并继续攀升至海拔125米，总攀升高度78米，耗时28秒。随后，飞行器开始调整偏航角，从110°调整至约229°，耗时12秒。起飞阶段总耗时仅40秒，航程0.08公里。 2）正向转换：对地速度持续提升，由约0m/s加速至约44m/s（约合158km/h），完成正向转换后升力螺旋桨关闭，由固定翼提供升力，耗时仅20秒。累计航程0.5公里。 3）巡航阶段：飞机进入巡航阶段，飞行速度约44m/s（约合158km/h），累计飞行约1小时35分钟。累计航程249.4公里。 4）逆向转换：降速，启动升力螺旋桨，用时46秒。累计航程250.2公里。 5）着陆阶段：飞行器海拔高度由约127米降低至约45米，完成着陆过程，耗时50秒。 图表9：盛世龙4号机试飞过程示意图 从峰飞航空盛世龙4号机的飞行过程可以看到，eVTOL飞行器具有快速起降、快速进行状态转换的性能，试飞过程中，飞行器起降及正向/逆向转换合计用时约2分钟30秒。同时，飞行器具有快速巡航性能，满电航程250公里飞行过程中，巡航速度约158km/h。 2.2城市交通中，eVTOL更快的巡航速度带来时间效率优势 目前，大部分eVTOL设计巡航速度在200公里/小时左右，速度远快于地面交通约40公里/小时的运行速度。结合eVTOL飞行器具有快速起降、快速完成飞行状态转换的能力，将有效提升城市交通效率。我们假设eVTOL商运巡航速度200公里/小时，地面交通运行速度40公里/小时，在不考虑城市通勤中航线距离短于地面路线距离，飞行器起降/转换耗时以及交通等候时间等因素，简化对比eVTOL飞行器和地面交通的运行效率。对比中，考虑到eVTOL飞行器交通的“第一公里”和“最后一公里”依靠地面交通网络来完成。 以地面（航线）距离42公里为例，eVTOL巡航飞行时间仅需12分钟，地面交通若速度为40公里/小时，需要63分钟，eVTOL相对地面交通节省65%的通勤时间（41分钟）。若考虑到飞行航线可以贴近起降点最短距离，而地面交通路线不可避免受地面建筑物等影响，eVTOL相对地面交通的时间效率更为显著。 图表10：eVTOL飞行器和地面交通时间效率对比 沃兰特与南航通航共同发布的《客运eVTOL应用与市场》中，给出了eVTOL典型运营场景示例，即“上海临港-虹桥交通枢纽”航线。航线起降两点地面距离86公里，空中直线距离66公里，考虑航线设计约束，保守估计航线距离75公里。测算eVTOL飞行时间约20分钟，出租车/专车需要90-120分钟，而地铁则需要150分钟。eVTOL时间效率优势非常突出，相当于出租车的4.7倍，地铁的7.1倍。 图表11：上海临港-虹桥交通枢纽eVTOL飞行与地面交通对比 2.3城际交通中，eVTOL贴近直线的航线优势显著 在城际交通中，eVTOL同样具有广阔的市场前景，主要体现在其贴近直线的航线优势。在城际交通中，高铁运行速度约300公里/小时，eVTOL的时间效率主要体现在其贴近直线的航线优势。2022年，新华社报道我国已有京沪高铁、京津高铁、京张高铁、成渝高铁、京广高铁京武段率先建成安全标准示范线，并成功实现常态化按时速350公里高标运营。 峰飞航空eVTOL盛世龙在深圳-珠海跨城跨湾航线的演示飞行充分体现了飞行器航线贴近直线带来的时间效率优势。2024年2月27日，峰飞航空eVTOL盛世龙执飞“eVTOL跨城跨湾航线首次演示飞行”，模拟从深圳蛇口邮轮母港前往珠海九洲港码头的出行场景。模拟飞行中，盛世龙从深圳蛇口邮轮母港起降平台垂直起飞，上升到100米高度，飞行模式转换为固定翼飞行，按照既定航线向珠海方向高速飞行，到达珠海九洲港后平稳着陆，用时约20分钟。 模拟飞行航线单程用时约20分钟，与之相比，地面交通需要2.5至3小时。 深圳到珠海直线距离约58公里，地面交通行驶里程较长，用时超2小时。目前，深圳北-珠海G6336高铁车次行驶里程218公里，用时1小时56分钟；出租车/专车从深圳-珠海行驶里程约150公里，用时超2小时。eVTOL基于其航线可以贴近两地直线距离飞行，用时仅20分钟，时间效率优势显著。同时，由于eVTOL单机运载能力5人左右，远小于高铁、地铁、公交等公共交通单趟运载能力，eVTOL航线及起降时间点安排灵活度更大，可以更好满足出行时间、地点多样化需求。 图表12：深圳-珠海地面交通路线 2.4极端通勤亟需改善，eVTOL前景广阔 2023年8月，中