米乐M6

您的位置是:首页 > 产品中心 > 无人机电池

米乐M6·国内外eVTOL产业发展现状

发布时间:2024-08-19 20:30:12
来源:米乐APP在线 作者:米乐app官方网站

  中国的eVTOL/UAM整机发展受到了2016年11月Uber发布《快速驶入按需城市空中交通》,并引发资本界投资热潮和产业界广泛讨论的影响。2017年中国出现了几个标志性事件:(1)11月13日,吉利汽车集团收购了美国太力公司(Terrafugia),正式进军飞行汽车行业,最终引发了吉利在低空经济和eVTOL领域的一系列布局,比如投资Volocopter、成立合资公司沃珑空泰、启动自研整机项目AE200等。它代表着中国传统行业关注并重资投入进入eVTOL行业,中国eVTOL行业的国际化发展。(2)峰飞航空科技研发团队在上海成立,开始载人eVTOL的研发,并于2021年完成1亿美元融资。它意义是代表着中国科创公司进入eVTOL领域。吉利和峰飞,后来直接影响了时的、沃兰特等企业,以及资本机构的进入。

  国内有30家以上企业进入eVTOL整机研发领域。不完全统计,现有15家载人eVTOL整机研发企业完成数千万元以上融资;有15家完成1:1样机下线并投入测试。中国的eVTOL整机企业大部分为科技型初创公司,甚至有5家成立不满3年进入了1:1原型机测试阶段。相比欧美头部企业,中国eVTOL整机企业规模普遍偏小、历史更短、融资规模也更小,更需要得到政府和资本界的支持、全行业的团结互助。

  在我们调研的32家eVTOL整机企业中,采用复合翼方案的有15家(46.9%),采用倾转/矢量推进方案的有11家(34.3%),采用多旋翼方案的有11家(34.4%)。对比美国垂直飞行协会(VFS)的统计,中国整机企业更倾向于采用复合翼方案。

  按照《航空器型号合格审定程序》要求,首先eVTOL整机研发单位与局方共同确定适航审定基础、适用的规章(不同设计特征的航空器器适用的规章条款有差异)、签署《安全保障合作计划》(PSP)(PSP不针对具体的型号,只规定用于管理和指导项目适航工作的总体原则和方法。PSP规定用于制订产品合格审定计划的总体程序、总体管理时间进度和预期目标,为后续合格审定计划编制和实施提供通用原则和方法。如使用委任体系、制造符合性检查、交流沟通、解决争议问题的一般方法和程序以及评估项目过程的一般准则),提交审定计划(CP,PSCP(如有必要)),同时建立和完善标的公司设计保证系统,以保证设计、试验、制造、试飞等研发和制造过程均按与局方达成一致的审查计划进行。中国民航局对设计制造过程的审查包括:计算分析报告、参与目击试验(试验室试验、机上地面试验、飞行试验等)、制造符合性检查等。局方认可设计制造符合适航规章要求后,颁发型号合格证。目前,在EASA和FAA的指导文件中eVTOL适航条款有100条左右,但很多符合性验证方法仍有待探索。所以,eVTOL航空器的审定周期通常会略长于传统通用飞机,但比大型商用飞机要短一些。

  2023年10月12日,中国民航局为亿航颁发了全球首个eVTOL航空器型号合格证。整个过程历时约3年,为后续型号审定和取证奠定了坚实基础,也为中国eVTOL研发企业和资本机构带来了积极鼓励。

  此外,中国民航局在2024年3月22日也为峰飞航空科技研制的V2000CGeVTOL颁发了TC,成为率先取得TC的吨级以上eVTOL无人驾驶航空器,也是中国民航系统颁发的首个无人驾驶吨级eVTOL航空器型号合格证。V2000CG采用复合翼构型,最大起飞重量2吨,纯电动力,自主驾驶,运载能力等同小型直升机,适用航程200km。随着货运版航空器商业化交付后在各种场景落地应用、积累更多的飞行数据,将有助于推动其载人版航空器的发展进程。峰飞航空的eVTOL已完成过万架次的转换飞行。

  除了亿航216之外,还有多个在研型号也在接受或完成了中国民航局的审定,主要在审定的eVTOL航空器进展如下:

  在航空应用领域,动力电池总成最关键的特性是高安全性、轻量化,而eVTOL的起降功率输出特性还要求增强大功率性能。这些特性反映到参数指标上即为电池系统热失控起火概率(高安全性)、电池系统能量密度(轻量化)、电池系统功率密度(高功率)。这些指标与常规动力电池很不一样,航空动力电池需要做全新开发;而由于距eVTOL/UAM航空器大规模量产还需一段时间,整机或电池厂商必须垫付研发费用;由于eVTOL/UAM产量远不能与电动汽车相比,所以,航空用动力电池总成的单价要高的多。由于eVTOL整机开发项目处于快速迭代过程中,也要求配套电池厂商能做到敏捷开发,相对于传统供应商一年以上开发周期,最快的半年做到小批量生产,这对供应商是很高的要求;另外,也要求电池厂商遵循Do311等航空标准和开发流程,也在一定程度上推高了定制化开发的复杂性和成本。尽管如此,国内eVTOL/UAM用电池依然呈现出激烈的竞争态势,有很多电池厂商愿意为eVTOL/UAM整机项目做定制化开发。

  得益于中国发达的新能源汽车产业,中国eVTOL/UAM配套的电机、电控等子系统发展具备先天优势和坚实的基础。国内多个整机公司只能从国外购买配套电机和驱动,保障整机产品开发,如采购SafranEngineUS、Magnix电机等。近年来,随着行业的发展火热和日趋成熟,越来越多的电机、电控配套企业愿意加入到航空供应链中。

  中国的民机航电设备研发基础较为薄弱,使用FAA/EASA所接受的ARP4754A的民机航电开发方法和流程,具备适航工程经验的公司很少。这也与过去我国商用飞机、传统通用航空器研发项目较少有关。对于RTCA/EUROCAE相关的要求和标准、方法等,如ARP4761A民用机载系统和设备进行安全性评估过程的指南和方法、ARP4754B/ED-79高度综合化或复杂飞机系统的认证考虑、ARP5150/5151商用飞机安全性评估、Do-297/ED-124综合模块化航空电子系统(IMA)开发指南和认证考虑、Do-254A/ED-80机载电子硬件的设计保证指南、Do-178C/ED-12B机载系统和设备认证的软件考虑,以及Do-160G机载设备环境试验等,我们的行业企业掌握和理解总体上落后于欧美同行,但这种能力只能通过型号项目锻炼线基础设施

  eVTOL/UAM运营基础设施是与整机对应的另外一个热门赛道,在短时间内聚集了大量参与企业和资本机构,主要有以下几类:(1)起降场/机场设施建设运营单位,大部分是国有单位,如机场集团、政府平台公司,典型的如上海华东无人机基地、安徽通航控股集团;(2)起降场设施规划、设计和建设,典型的如浙江圣翔、天津航大智安、广东新正等;(3)空管系统研发、数据开发和管理、数字化基础设施,典型的如腾讯、粤港澳大湾区数字经济研究院、珠海安擎、空中跳动;(4)空管服务服务单位,按照国家低空空域管理改革统一政策部署,省一级设置综合飞行服务总站,接受强监管,它可以再下设多个A/B类分站提供空管服务。典型企业如河南空管实业发展有限公司、浙江省低空飞行服务中心等。

  我国各地积极发展低空经济,粤港澳大湾区的进展最为迅速。大湾区具备应用先行、政策护航的优势,通过培育产业链、基础设施和创新平台,有望成为全球低空经济的引领者。粤港澳大湾区是世界四大湾区之一,聚集了近9000万人口,经济总量超14万亿元,是拥有具有世界影响力的庞大城市群。粤港澳大湾区“9+2”城市群融合发展,是与京津冀、长三角地区并列的全国经济增长发动机。

  粤港澳大湾区传统的通用航空产业发达,拥有通航制造业的国家队领导性企业中航通飞,也拥有中信海直、南航通航等直升机运营头部企业。粤港澳大湾区培育了大疆、顺丰丰翼、极飞等无人机头部厂商;也涌现出亿航智能、小鹏汇天、广汽等eVTOL行业参与者,且通过政策和场景先行先试吸引了德国eVTOL制造商Lilium落地。

  粤港澳大湾区的低空市场需求非常巨大,且日趋加大,应用场景多元,可以容纳很多家运营企业提供不同的服务:(1)产业类需求:大湾区目前的通航需求主要集中在石油海上平台飞行和港口直升机引航,占据全国90%的业务量。(2)商业需求:观光娱乐、跨境飞行、城际飞行、空中通勤、空中摆渡等新业态模式快速增长。SkyShuttle和Heliservices等直升机运营公司在香港、澳门、深圳长期开展直升机高端摆渡。(3)公共服务需求:无人机、载人级eVTOL在医疗救护、山区搜救、水下救援、火灾救援等应急领域存在巨大的潜力。(4)区域发展需求:大湾区内部经济发展水平不一,通过空中交通走廊或网络强化核心城市和县域乡村的连接,结合旅游观光等商业模式为县域乡村发展提供新的产业和就业机会,促进低空发展与乡村振兴结合。

  长三角城市群是中国经济水平发展最高的区域,发展eVTOL产业的基础与粤港澳大湾区类似,但也有很多不同。长三角城市群的规模更大,经济体量更大,GDP占到全国的1/5,人口有2.35亿。制造业角度考虑,长三角城市群相比粤港澳大湾区拥有更雄厚的传统航空航天产业集群,也是中国最大的商用飞机研发生产基地,拥有大量的专业技术和管理人才以及众多211/985理工类高校。尤其是,长三角地区的通用航空机场、无人机试验院校、航空航天院校和科研院所数量较多。当前长三角成为中国eVTOL和UAM创业氛围最浓厚、科技创新企业最多的地区,有利于研发企业的试飞测试、研发和试飞的协同。

  长三角的eVTOL运行和城市空中交通试点动作还在早期阶段,只在少数城市做过验证试飞或演示飞行活动。合肥组建了全国首个城市“场景创新促进中心”,为创新资源找场景。以“骆岗公园全空间无系应用示范项目”为例,2023年12月,亿航EH216-S落地骆岗公园,进行全球商业运行首次飞行演示。

  根据美国垂直飞行协会(VFS)统计,截至2024年3月底全球共有983型eVTOL概念产品,其中48%为多旋翼型,16%为升力+巡航型,36%为矢量推进型。

  eVTOL航空器因为采用了大量创新性特性设计,缺乏工程经验和案例可以借鉴,很多基础性研发和验证都需要设计团队完成,与常规通用航空器设计非常不一样。典型的23部通用飞机设计需要20-60万工时完成立项到取证的工作;而eVTOL则需要数十万,甚至200万以上的工时。这也推高了研发成本。很多初创公司对此并没有足够认识,造成一再推延所设定的EIS(Enter-into-Service)目标。

  据统计,只有29%的项目能进入缩比机验证阶段,只有5%的项目能进入全尺寸原型机研发阶段。2024-2026年将成为eVTOL从研制阶段转向规模商业化运行的关键时期,主要头部企业都规划将其型号在这一时期投入使用。

  动力电池技术对于新能源汽车、船舶、机器人等产业发展具有基础性支撑作用。航空动力电池是一种特化的动力电池,针对航空器需求和飞行作业环境进行了优化,它的发展需要依托于整个大的动力电池产业环境。世界各国对动力电池重点发展并提出了发展目标,典型路线动力系统

  eVTOL航空器动力系统多采用了分布式电动推进系统(DEP),少数会考虑使用氢动力、油电混动动力。电机虽然功率密度大、结构简单、维护要求低、布局要求低可以避免很多机械结构问题;但考虑到电池能量密度过低,动力系统重量占比还是要高于传统航空器。

  电机作为适航航空器的动力装置是近年来才兴起的,所以,几乎所有电机型号并没有适航认证。各国民航主管当局和工业界在通力合作,加速这一进程。

  eVTOL航空器更强调高度自主化和自动化、与空管系统和运控系统的高度协调、全面应用AI/云计算等最新信息技术、使用更多的传感器、更全面的落实整机健康状况管理、使用空地数据链和卫星数据链等;这些技术创新和新技术应用,又给予很多初创科技公司发展机遇,所以,这一领域呈现出几个特点:传统机载设备配套厂商依然发挥骨干中坚作用;新兴初创公司充满活力,在各个细分领域寻找机遇;有很多跨行业而来的大型企业进入,争夺这一增量市场。

  传统机载设备配套企业拥有丰富的适航机载设备研发经验,大部分eVTOL整机企业通常选择其配套核心航电设备,降低整机取证风险和周期。这类企业通常有非常完善的产品矩阵,典型的如Honeywell、Garmin。跨界进入这一领域的企业典型的如Inmarsat,其主业是海事卫星服务、卫星通讯系统,但最新一代航空器需要使用卫星通讯,Inmarsat顺其自然的进入eVTOL配套市场。新兴初创公司大都集中在自主飞行、AI、网络通讯安全等领域,作Tier2级别的供应商,比如Daedalean的AI自主飞行产品客户为Honeywell等航电企业;也有少数直接服务整机厂商的,如NearEarthAutonomy直接服务于Volocopter。

  eVTOL实现落地应用离不开基础设施的支撑,主要涉及有:机场/起降场、充电、加氢、空管设备、气象、数字化等几大类关键基础设施。

  机场设施领域的企业主要有两大类:(1)传统民航机场、大型直升机场的运营管理单位;(2)科技创新公司。前者通常掌握了客流资源甚至是垄断性的地理位置资源,现有设施可以经改造适应eVTOL运营,也有雄厚的资本和成熟的运营管理团队,对民航法规标准程序有充分的理解,一般采取与后者合作的方式进入这一市场。典型的如德国法兰克福机场集团、慕尼黑机场、英国伦敦希斯罗机场。后者则将eVTOL起降场当做自身发展的重大机遇,愿意积极与整机厂家、局方对接掌握客户需求和法规政策要求,全流程参与到eVTOL起降设施的选址、规划、设计、建设和运营中。

  相对于充电,氢能源产业链在全球发展进度更慢,配套更加缺乏。eVTOL加氢基础设施企业主要由氢能源产业链企业、转型能源企业等组成。

  eVTOL航空器运行,意味着在人口密集区域上空的低空航线,开展常态化、大流量的载人飞行活动。这与先前民航的运行活动大不相同,所需技术手段也将有很大差异。它要求有更加精细化、网格化的低空气象预报支撑,掌握全新算法和预报模型、气象激光雷达等技术的企业纷纷崭露头角。

  数字化/IT基础设施。eVTOL航空器的重要特性是高度自动化、自主化、数字化。它需要大量的IT基础设施支撑,比如云计算、数字孪生、AIGC等以支撑应用层能力建设。

  由于目前尚未有国外载人eVTOL完成适航取证,且配套的运营法规、标准并未制定完毕,欧美主要工业强国在一些条件较完备的区域开展eVTOL/城市空中交通的试运行、概念验证,为未来大规模运行摸索经验。在一些湾区城市群人口密集、经济发达,政府财政能力雄厚,而产业和资本也有实力和兴趣参与未来城市空中交通变革,愿意抢占未来发展的先发优势;且城市密集分布互相串联,拥有推广eVTOL的最佳场景,在这些地区对eVTOL和城市空中交通的运行探索最为积极。世界主要城市群相关布局和发展现状如下:

  硅谷湾区正在成为全球先进空中交通的“创新之都”,已集聚了美国实力最强的一批eVTOL制造商:Joby、Archer、Wisk、Elroy、KittyHawk、AlefAeronautics、Cora、Hoversurf、VimanaGlobal、Opener、Vahana,也吸引了来自华盛顿的Supernal设立研发中心、韩国的PlanaAero设立总部。Uber是最早提出空中出租车计划的共享汽车公司,而这个远景逐步变成现实——美国联合航空公司计划从2026年开始在旧金山国际机场为往返机场的乘客提供电动飞机出租服务。此外,硅谷在航空航天研发的实力雄厚,NASA在硅谷设立的埃姆斯研究中心(Ames Research Center)创立于1939年,持续推进未来交通系统、新型交通工具的研究和开发。加州伯克利大学的航空未来实验室(Aviation Futures Lab)、斯坦福大学的智能系统实验室(Intelligent Systems Laboratory)也在研究基于eVTOL的未来交通系统和可持续交通解决方案。马斯克的火箭发射公司SpaceX也关注到这个行业,投资了飞行汽车公司Alef Automotive,其飞行汽车ModelA获得了FAA颁发的特殊适航证,用于展览、研究和开发等用途。

  eVTOL最先将部分取代通航直升机已成为业界共识,纽约大都会区是全球最繁忙的直升机运行空域,也是全球城市空中交通的起源地。纽约湾区是众多eVTOL制造商的必争之地和运营推广的首发城市。大纽约都会区的通航基础设施和网络发达,拥有7座运输机场和20余座通用机场,应用场景主要是公务机和直升机客运。纽约都市区还有许多直升机场,其中最繁忙的三个位于曼哈顿,纽约3个大型枢纽机场和曼哈顿之间开通了直升机客运服务,实现了曼哈顿和3个纽约机场之间的8分钟通达。通航业发展历史长使得公众对空中交通的接受度高。纽约湾区是全美高净值人群和高端商务人士的集聚区,具有全美甚至全球最发达的通航运营产业。

  东京湾区集聚了全日本实力最强的eVTOL企业SkyDrive以及积极投入到空中交通领域的本田、丰田等汽车企业,且有日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)联合企业共同推进eVTOL的研发。以东京湾区为起点,日本正在大力发展AAM。日本很早制定AAM的发展路线图——《日本的先进空中交通:我们的发展和超越》,路线年在大阪世博会上启动先进空中交通服务、2030年实现eVTOL空中出租车及重型货运无人机业务全面商业化的目标。东京湾区有多家通航公司,提供包括私人飞机、直升机旅游观光、医疗救援、警务支援等服务,城市服务保障方面东京仅用5年时间构建了通用航空救援救护体系,这一过程在欧美国家历经20年。

  日本通过政府引导,企业作为运营主体参与的方式,探索eVTOL的城市空中交通场景运行,实现路径非常稳健,工作落实的非常细致。2022年,日航、三菱和兼松株式会社(日本十大商社之一)联合向日本政府提交了一份在东京都市区启动AAM试点运营的项目提议。它连接东京市中心主要交通运输枢纽、机场、岛屿,提供运输服务和观光飞行,并通过2023年的直升机示范运营和2024年的eVTOL和着陆飞机示范运营,研究运营问题/盈利能力等方。项目为期3年,主要工作内容是:


米乐M6
上一篇:2022年中国无人机行业市场规模及细分市场规模分析「图」 下一篇:储能电池金融属性解析:从能源到金融资产的转变
2788308797
米乐M6:总机:0769-82999888
星盈新能源:总机:400-090-5566