eVTOL最早的概念機型出現(xiàn)在2010年。2009年全球第一家eVTOL企業(yè)JOBY成立。2011年世界直升機巨頭意大利August Westland提出eVTOL概念。2014年美國直升機國際協(xié)會(AHA)和美國航空宇航協(xié)會(AIAA)在弗吉尼亞大會上正式將eVTOL概念引入。

2016年,Uber提出Uber Elevate空中出租車計劃,引發(fā)eVTOL在歐美市場的浪潮,eVTOL也逐漸從概念開始轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H的商業(yè)化產(chǎn)品。2016年1月,億航智能在美國CES發(fā)布全球首款無人駕駛載人eVTOL航空器“億航184”。2017年,由美國垂直飛行協(xié)會(VFS)編制的第一份eVTOL飛機目錄對外發(fā)布。2019年,歐洲航空安全局(EASA)發(fā)布了全新的航空管理規(guī)定,應(yīng)用于小型eVTOL飛行器的適航認(rèn)證工作。自此,eVTOL概念正式得到官方認(rèn)可,初創(chuàng)公司、汽車、航空產(chǎn)業(yè)巨頭等玩家開始紛紛進(jìn)入eVTOL市場。空客A3 Vahana于2017年在巴黎航展上推出,并于2018年1月首飛;波音Aurora Flight Sciences PAV,自2017年開始研發(fā),2019年首飛;Bell Nexus 6HX在CESp 2019上亮相。2019年,中國億航智能在納斯達(dá)克上市,成為“全球eVTOL第一股”。2021年之后,美國Joby、德國Lilium、美國Archer、英國Vertical Aerospace等eVTOL研發(fā)企業(yè)也陸續(xù)上市,eVTOL商業(yè)化加速。據(jù)統(tǒng)計,目前全球已有百余家eVTOL企業(yè)。2023年億航智能EH216-S型無人駕駛航空器拿到全球首張eVTOL航空器系統(tǒng)型號合格。

eVTOL市場挑戰(zhàn)與競爭格局1、市場挑戰(zhàn):eVTOL產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期,面臨技術(shù)、地面基礎(chǔ)設(shè)施、城市低空交通管理等挑戰(zhàn)當(dāng)前eVTOL產(chǎn)業(yè)處于發(fā)展初期,在進(jìn)入大規(guī)?;虡I(yè)化市場之前,仍然面臨著較多挑戰(zhàn),包括技術(shù)因素、地面基礎(chǔ)設(shè)施、城市低空交通管理等各方面。

技術(shù)因素:其中包括電池技術(shù)、態(tài)勢感知與避障技術(shù)、智能駕駛技術(shù)等。電池技術(shù):eVTOL在電池能量密度、功率密度、充放電率、使用壽命、安全可靠性等方面均有高要求,否則將面臨航程短、載荷低、續(xù)航時間短等問題,但目前動力電池水平不能同時完全滿足這些要求。感知與避障:需具備實時機動避障決策功能,涉及多個技術(shù)和領(lǐng)域,復(fù)雜度高,需要高敏度的實現(xiàn)。eVTOL感知和避障技術(shù)主要包括多障礙物探測和分類、障礙物定位與路徑預(yù)測等技術(shù)。城市低空空域復(fù)雜,需要考慮地形、建筑物、電磁環(huán)境、鳥群等因素。針對避障決策,需要攻克幾何空間相對運動矢量、無碰撞路徑規(guī)劃等技術(shù)路線。此外,快速監(jiān)測潛在障礙物、及時調(diào)整航向避開障礙物等技術(shù)也需要進(jìn)一步發(fā)展。智能駕駛:eVTOL智能駕駛技術(shù)應(yīng)能借助視覺、紅外、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)等新型傳感器,采取極簡操控方式,融合多種傳感器增強飛機的環(huán)境感知能力,并利用電傳操縱系統(tǒng)建立的良好控制基礎(chǔ),最終讓整套飛行操控系統(tǒng)具備無人駕駛的自主飛行能力。eVTOL自動飛行(包括自動導(dǎo)航、自動位置報告、自動應(yīng)急等)性能,可在空中不確定的復(fù)雜氣象環(huán)境條件下實現(xiàn)自動駕駛、安全操作的智能駕駛技術(shù)還需逐漸演變進(jìn)階。

地面基礎(chǔ)設(shè)施:是eVTOL應(yīng)用的基礎(chǔ),但目前缺乏成熟的系統(tǒng)化整體解決方案。垂直起降機場包括起降區(qū)、停車場、航站樓等設(shè)施,為eVTOL提供起降、充電、維修、管控和交通擺渡服務(wù)。全球范圍內(nèi)已有多種新概念,如Uber的空港概念、volocopter和skyports的volo-port方案、Joby的多層停車場樓頂?shù)拇怪逼鸾祱龇桨傅?。各地航空局陸續(xù)發(fā)布了起降場設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),但尚未有成熟落地的系統(tǒng)化整體解決方案。國內(nèi)雖然沒有官方指南,但政策和法規(guī)的支持下,未來有望出臺統(tǒng)一準(zhǔn)則。城市低空交通管理:是eVTOL發(fā)展的瓶頸之一,面對數(shù)量龐大的eVTOL飛行器如何建立高效、安全、統(tǒng)一的空中交通管理體系,包括空域分配、航線管理等。城市空域資源邊界模糊,城市建筑物、地形等因素的差異導(dǎo)致低空交通管理的復(fù)雜性增加。為管理eVTOL的規(guī)?;?、常態(tài)化運行,需要使用5G通訊、北斗星基導(dǎo)航等技術(shù),并考慮城市低空空域運行模式、航空器自動化智能化程序、空中交通流量規(guī)模等因素,提供空域分配、容量和流量管理等服務(wù),建立目視飛行導(dǎo)航與無人駕駛飛控兼容、民航空域管理系統(tǒng)與低空交通管理系統(tǒng)協(xié)同交互的城市低空運行系統(tǒng)。相關(guān)適航認(rèn)證及監(jiān)管的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn):城市空中交通屬于強監(jiān)管的航空業(yè),eVTOL的發(fā)展必須以政策和法律監(jiān)管體系完善來牽引。航空主管部門的初始適航與持續(xù)適航管理必須貫穿eVTOL從設(shè)計、制造、試驗、試飛、使用、維修和報廢的全生命周期。eVTOL的研制與運營必須置于法律規(guī)范的監(jiān)管之下,但目前與之相關(guān)的產(chǎn)品、人員、運行、責(zé)任、權(quán)利、登記、環(huán)境、安保、保險等方面的法律規(guī)范及民航規(guī)章還是欠缺。

2、競爭格局:龍頭企業(yè)加速布局,差異化產(chǎn)品搶占份額國內(nèi)外創(chuàng)業(yè)公司快速崛起,以技術(shù)穩(wěn)固行業(yè)地位。eVTOL行業(yè)參與者主要包括兩類:國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司及國外創(chuàng)業(yè)公司。國外eVTOL領(lǐng)域的獨角獸公司普遍集中于2014-2015年成立,包括Joby Aviation、Archer Aviation、Lilium Aviation、Vertical Aerospace等公司,目前各自研發(fā)產(chǎn)品已進(jìn)入測試階段。國內(nèi)創(chuàng)業(yè)公司成立時間普遍較國外廠商晚4-5年,設(shè)計形態(tài)、技術(shù)及團(tuán)隊經(jīng)驗存在差異,募資規(guī)模與公司體量僅約為國外友商的10%,未來發(fā)展?jié)摿^大,以億航智能為代表。研發(fā)投入持續(xù)增多,商業(yè)化解決方案有待落地。根據(jù)各公司公告,Joby Aviation、Archer Aviation、Lilium Aviation、Vertical Aerospace、億航智能2022年研發(fā)費用分別為29628.1、17150、18787.61、5933.31、1958.5萬美元,同比增長49.96%、166.72%、14.83%、80.93%、-9.00%,2023年Q1-Q3研發(fā)投入為26492.6、19690、9205.01、5238.34、1770.49萬美元,近三年研發(fā)費用總體實現(xiàn)明顯增長趨勢。2022年凈利潤為-25804.3、-31730、-27072.79、-11397.67、-4774.85萬美元,同比-43.10%、8.77%、41.81%、65.57%、3.06%,目前來看各公司基本處于研發(fā)和測試階段,距離商業(yè)化落地仍存在一定距離。
差異化產(chǎn)品方案,技術(shù)攻克助力eVTOL百發(fā)齊放。根據(jù)各公司公告及官網(wǎng)信息,Joby自主研發(fā)的5座傾轉(zhuǎn)旋翼構(gòu)型eVTOL計劃在2024年進(jìn)行商業(yè)載客運行;Archer aviation自主研發(fā)全尺寸Midnight四人eVTOL飛機計劃于2024年底獲得FAA認(rèn)證,并在2025年投入商用;Lilium采用涵道噴氣式發(fā)動機,并將其與飛機機翼集成研發(fā)Lilium Jet系列;Vertical Aerospace5座VX4eVTOL配備8臺發(fā)動機,前四臺采用傾轉(zhuǎn)設(shè)計,目前進(jìn)入有人駕駛試飛階段;億航自主研發(fā)的EH216-S無人駕駛載人航空器成為全球首個獲得標(biāo)準(zhǔn)適航證的eVTOL并已成功商業(yè)首飛。各公司在不同細(xì)分賽道實現(xiàn)技術(shù)突破,推動eVTOL行業(yè)加速發(fā)展。
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