普通人低空经济可以做什么(低空经济敖万忠)
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一、综述
1.低空经济的发展依托于政策驱动
低空经济作为一种政策引导型产业,其内在逻辑在于通过航空产业的拉动效应,打造一条高附加值产业链,并进而形成良性循环。然而,我国通用航空产业在一定程度上依赖国外技术引进,运营成本较高,这一循环尚未有效建立。近年来,国家高度重视低空经济的发展,尤其是得益于电气化、复合材料和无人机技术的进步,旨在突破传统航空产业的局限。
2.未来产业链趋势预测
低空经济行业的未来发展预示着无人机市场的强劲增长,其中,电动垂直起降飞行器(EVTOL)因其产业链较长且复杂,预计将在该行业中占据至少 70%以上的比重。EVTOL 的应用前景多样化,涵盖短期隔离空域运营、中期人烟稀少地区运行以及长期的城市内部运营,例如空中出租车和城市物流业务。
3.城市空中接驳的现实挑战与未来
预计 2030 年后,城市空中接驳功能才有望真正落地,但在此之前必须克服安全性问题并建设完善的基础设施,当前受限于通信和导航设施的不足。而低成本电力直升机的革新,比如电垂直起降直升机(DVT),凭借其远低于传统直升机的成本和运营成本(仅为同等座位数级别直升机的 1/5 至 1/20),为直升机的民用化进程开辟了新路径。规模化生产和运营效率提升将是持续降低成本的关键环节,随著技术进步和批量化生产,成本结构优化有望进一步压低总成本。
4.国内低空飞行器产业发展现状
国内低空经济行业目前主要划分为有人驾驶和无人驾驶两大技术分支,前者以直升机运营模式为主导,后者则包括众多知名企业如一行、水鹏、风飞和御风未来等。一行已在无人驾驶领域率先获得 TC 合格认证,提供特定场景不的无人驾驶运输服务;风飞虽已取得无人机型号合格证普通人低空经济可以做什么,但暂不涉及载人应用。而在有人驾驶领域,诸如莫兰特、史蒂、沃菲等公司正处于原型机试飞阶段,预期在 2026 年前后完成续航能力的认证,初期市场多样性及安全性为其主要竞争优势。
5.核心技术与资本布局策略
企业依据自身资金状况制定发展战略,资金充裕的企业倾向于多元化探索,而资金相对紧张的企业则会聚焦资源专注于某一产品。研发投入的时间周期和资金规模与产品复杂程度密切相关,例如航空电池产品的研发往往需要五年至六年时间,同时伴随 10 亿至 15 亿美元的投资。电池系统作为低空经济的核心组件,其高能量密度、高功率密度的技术要求以及安全性与热失控处理机制构成了重大挑战。电池成本通常占到整个电动垂直起降飞行器成本的 20%,而针对航空用途,可能更倾向于选用成本虽高但性能优越的电池技术。
6.航空器轻量化与动力系统革新
对航空器而言,减重技术极其关键,未来的研发重点应关注新型电机结构的研发,以提高功率密度和减轻机体重量。轻型电机设计趋势偏重小型化,电机和电池组成本约占总体成本的 20%,具体价格视电机功率及批量生产情况而定。碳纤维材料在航空器结构设计中占据主导位置,国内如恒神等厂家已具备生产适航级别材料的能力,国产替代进程表现积极。
7.低空经济产业链解析及适航认证流程
获取适航证的流程可比拟为考试,包括审定基础(类似考纲)、符合性要求(相当于考试类型)、各项测试的复核过程,最终目标是获得适航证书。无人机的适航审查主要由制造商自行申请,相较于载人飞机,其审查流程较为宽松,审查力度和数量相对较低。而载人飞机的适航审查标准更为严苛,由于当前缺乏通用的审定基础,监管部门需投入更多的资源和精力来进行审查工作。
二、Q&A
Q:国内低空经济产业近年来有哪些重要政策?国家为什么要大力支持低空经济产业的发展?
A:近年来,中国政府一直重视航空产业,多个五年规划将通航产业作为重点项目予以扶持。背后逻辑是航空产业能带动产值高的上下游产业链。但由于技术依赖引进,运营成本较高,导致通航产业未形成正向循环。国家现在之所以重视低空经济,是因为新技术发展如三电技术、复合材料及无人机产业的发展,使得低空经济内涵更丰富,不再仅限于传统通航。最重要的政策是习主席提到低空经济的官方讲话,以及过去对无人机产业的相关政策,如建立无人机试点区域和实行空域开放政策。
Q:当前中国的空域管理制度是怎样的?这对低空经济有什么影响?
A:中国空域长期由军方管制,但近年来越来越开放,管理权部分交由地方管理局。中美空域管理有很大区别,美国的空域分配市场已很成熟,而中国刚开始规范。我们的空域对所有人开放,但实际上是和有资质的单位合作更为紧密。因运营成本高,直升机属于小众服务,但预期电动垂直起降飞机等低空运输工具若运营成本下降,将更广泛服务大众。未来低空经济中,有资质的大型运营商可能主导服务市场。
Q:国家空域基础分类方法对低空经济产业的意义何在?
A:这一文件是中国空域发展的重要里程碑,它明确了管制区域和非管制区域,给无人机和通航机构提供了规则清晰的飞行指南。它对无人机和低空经济产业有很大促进作用,因为其标定了哪些空域可以合法使用。
Q:在非管制空域进行飞行活动,需要哪些审批流程?相关审批和管理由哪个部门负责?
A:一般情况下,非管制空域的飞行审批由地方管理局负责。如在上海需由华东局处理,在成都则需西南局处理。审批流程并不复杂,通常几天到一周内可以得到回复。审批的有效期取决于申请时提出的用途,如果对于空域有特殊要求或敏感地点,军方会给出修改建议,按照这些建议修改申请即可。
Q:2030 年左右,消费级无人机、工业级无人机和 EVTOL(电垂直起降飞行器)等航空器在低空经济产业的市场占比如何?
A:到 2030 年,我认为 EVTOL 市场的价值会显著超过当前无人机市场的总值。因为 EVTOL 相比无人机拥有更长、更复杂的产业链,其涉及范围广泛,从飞机本身及其制造相关行业到运营保险、维护修理和整体运营等多个领域能形成协同效应。直升机类的 EVTOL 单价也远超过无人机,因此在价格上也有巨大优势。市场占比方面,EVTOL 可能至少占据行业的 60%至 70%。
Q:EVTOL 可能的落地场景有哪些?
A:短期来看,EVTOL 将在隔离的空域和特定场合运行,如观光、跳伞和飞行培训。这些活动只在特定区域内进行,不涉及较远距离飞行。中期可能会在人烟稀少地方进行飞行,例如城际交通、空中医疗救援等。而长期的场景,尤其在城市内,EVTOL 有潜力用于城市空中出租、货运以及私人拥有等用途。这些应用中,城市内的运营需要实现高密度地区的快捷短途服务,因而可能在 2028 年左右崭露头角。
Q:为何城际接驳和城市内应用的实现比其他场景更晚呢?
A:城市内及城际运营的推迟主因在于安全性与基础设施的建设。目前,像广州和深圳之间的部分水上飞行尚可行,因为海上没有人群,事故风险相对较低。但在陆家嘴上空之类的地区,高密度人群要求 EVTOL 拥有良好的安全记录,且伴随着结实的基础设施,如专用起降场、低空导航等,才能运行。现有的通信网络也无法满足高标准的航空数据链要求,因此需要专门的通讯设施来支持。这些基础设施的建设尚未完成,所以城市内运营被视为一个长远场景。
Q:在前期的场景中,如观光或短途运输,EVTOL 的运营经济效益如何?
A:针对 EVTOL 在早期的运营场景,我们认为它们将充当过渡工具,提供在我们实现城市出租车等终极目标的路上必要的经济支持。尽管具体的运营成本和单次收费模式还在评估中,我们确信这些初期应用会为未来城市内广泛运营奠定基础,同时提供一定的收入来源。
Q:低空经济行业的电垂直起降(EVT)飞行器相比传统直升机有什么优势?在运营成本方面,EVT与传统直升机相比如何?
A:EVT 飞行器相比传统直升机,除了安全性和安静以外,其最大优势在于成本。传统直升机由于复杂的机械结构和频繁的维护需求,以及昂贵的实装配件,造成了较高的运行成本。低端的直升机运行成本可能在 5000 到 1 万美元,而高端豪华型的直升机成本可能在 3 万到 5 万美元。EVT 由于全部使用电力,并且可以依托新能源汽车所带动的国产产业链,比如电池和电机,因此可以实现相比传统直升机成本的大幅降低,运营成本可以降至同级别直升机的五分之一到二十分之一。比如,一个 6 座的 EVT 的运营成本大约在 3000 美元左右,这使得 EVT 的使用更加普及,对普通人来说也更加可承受。
Q:EVT 的投入成本是怎样的?多久能回本?
A:EVT 的投入成本取决于多方面因素。其中飞行器的大小,即载客人数多,价格就越高;飞行器的性能也是一个重要因素,如多旋翼相对便宜一些,而像复合翼或者倾转旋翼则更高,可能达到 1000 到 3000 万。这种类型的飞行器由于航程更远、载人量更大,因此性能更强。至于回本时间,如果飞行器能够密集运行,通常可以在 1 到 2 天内收回成本,大致类似于出租车的经济模式。
Q:想要进升步降低 EVT 的运行成本,有哪些途径?
A:降本途径主要包括规模优势和提高运营效率。随着时间的发展和生产规模的增大,成本自然会下降。此外,每个公司根据自己的运营效率和成本结构来寻找可以压缩成本的环节,是进一步降低成本的主要方法。未来大规模化运营的情况下,从深圳飞到珠海这样的短途旅程,可能会仅需要两三百块钱一个人,这样的价格对于消费者来说是非常有吸引力的。
Q:目前中国在发展低空经济行业的公司有哪些?各自的技术路线和发展进度如何?
A:在中国,发展低空经济行业的公司主要沿着两个方向发展,一是有人驾驶,模仿直升机运营路线;二是无人驾驶。针对无人驾驶路线,一行、小鹏、风飞和御风未来是其中的主要玩家。他们的共性在于,多位于长三角地区,包括莫兰特、史蒂,以及其他公司如成都的沃菲和苏州的伊维特;他们走的是有人驾驶的路线。在无人驾驶方面,一行获得了适航合格证明,允许在特定场景下进行无人驾驶业务。风飞则获得了无人机的型号合格证。小鹏有所区别,采取的是飞行汽车(roadablevehicle)的技术路线,既能在路上行驶也能飞行,其中包括可变形的多旋翼和电动垂直起降技术。其型号有遗留自先前会议的叉二叉三等,最近发起了机翼倾转构型飞行器的试飞。小鹏因资金较为充裕,所推出的产品较为多元化。至于有人驾驶产品,各家公司如莫兰特、史蒂、沃菲等状态类似,都处于原型机试飞阶段,预计续航取证的时间节点在 2026 年前后。
Q:你怎么看待有人驾驶和无人驾驶这两种不同的技术路线以及未来的发展前景?
A:在技术路线上,无人驾驶因为一行等的先例,可能在短期内落地速度更快,但其发展会受限于基础设施、定位导航避障算法和通信稳定性等技术限制,中期发展较为困难,可能长期处于隔离空域运行状态。然而,从长远来看,无人驾驶具有人力成本低的优势,近期和非常远的远期都有一定优势。与之相比,有人驾驶类似于折中的产品,遵循传统直升机的运行规范,依赖驾驶员进行控制和决策,在初期的安全性会更高,也会更快地适应更多样化的运行场景,如城际飞行、医疗救援和货运,不过在最末端阶段,即 2040 年左右的城市密集飞行场景,无人驾驶的成本优势可能更大。
Q:不同的技术路线比如多旋翼、复合翼和倾转翼的技术有哪些区别?国内的那些公司采取子哪种技术路线?
A:针对城市运行,复合翼和倾转翼技术较为接近。多旋翼技术相对简单,研发迅速,但航程和载荷较低,可以看作是一个快速但低性能的产品;反之,复合翼和倾转翼研发难度和周期长,但性能更好。国内公司有的采取多旋翼路线如一行和小鹏,有的则采用复合翼路线如东非、莫兰特和御风未来。不同的技术路线选择受到公司过去的研发经验、市场前景评估和公司战略定位的影响。
Q:能否量化地描述这些不同技术路线的产品在飞行里程、载荷和成本上的区别?
A:以一行为例,其产品可搭载两人,航程大约为 20 至 30 公里,飞行速度为 80 公里每小时,成本约为 100 万人民币,但只能在隔离空域运行。小鹏的产品性能与之类似。而像莫兰特、10D和沃菲这样的公司,其产品可搭载一个驾驶员和四个乘客,航程在 200 至 250 公里,飞行速度为每小时 200 至 250 公里普通人低空经济可以做什么,价格预期在 1000 万至 3000 万人民币之间。可以看出,复合翼和倾转翼的产品航程和载荷远超多旋翼,但价格也相应更高。
Q:公司在低空经济行业的战略方向是否都在多条腿走路,还是聚焦特定技术?
A:这主要取决于公司的资金状况。像小鹏等资金充裕的公司,可以尝试多个技术路线,包括多旋翼和轻型转移。但是初创公司如莫兰特、史蒂夫沃菲等,往往集中精力在开发某一种特定构型。
Q:开发一款低空经济行业相关产品的研发周期和资金投入规模是怎样的?
A:作为行业先行者,一航的研发周期至少花费了八九年,从 2015 年 CES 上亮相直至现在。普遍认为,整个主机厂的认识是到 2026 年完成取证,研发过程大约需要五六年。资金方面,行业普遍预计在 15 到 10 亿美元左右,相当于几十亿人民币。Q:在低空经济行业,哪些是构成 eVTOL 的主要系统及关键原材料?
A:eVTOL 的主要组成部分包括了动力系统、能源系统、航电系统和结构部分,重要的原材料包括电机、电池、电控以及先进复合材料、树脂纤维等。航电飞控的研发成本很高,因为含有大量的验证工作。
Q:这些主要系统在 eVTOL 中的成本占比是怎样的?
A:各系统动力、能源、航电及结构及其他部如座椅、内饰等部分差不多各占 20%,这是一个简单的成本分布。
Q:目前的 eVTOL 采用的电池与新能源汽车的动力电池在性能上有何不同?
A:航空电池需要面对更高的充电倍率和更高的能量密度。由于航空对成本的需求和风险承担能力不同,可能会采用活性更高的化学体系,如高镍的 811 体系,未来可能还会发展固态、半固态或锂金属电池等。航空电池的功率密度要求更高,并且会因为重量控制要求倾向于采用体积密度更高的材料,且这些电池可能拥有更好的运行条件和寿命,但功能要求更为严格。
Q:eVTOL 通常要求的电池容量是多少?
A:这取决于具体构型,但一般介于几十度电到 150 度电之间。
Q:在电池技术领域,是否有新的化学体系和材料研发?
A:业界都希望提高能量密度,飞行器特别注重功率密度。可能会使用三元的 811 体系、固态电池、半固态电池等更先进的电池技术。
Q:电池供应链合作的模式是怎样的?
A:电池供应链合作模式多样,有传统电池供应商如宁德时代步航空公司合作开发航空电池。另外,供应商可能从提供航模电池转型到满足航空电池要求,示例包括以前做航模电池现正向航空电池领域发展的公司。
Q:低空经济行业的航空器在减重方面有什么进展和挑战?
A:航空器的减重主要依靠高性能的电机以及高效的电动系统。传统采用的感应电机中的铜芯已经开始被无永磁同步电机所取代,电机外部采用了磁铁。我们也见到了从轴向自动转向轴向磁通的电机结构改变,旨在提高功率密度,因为随着功率密度的提高,电机结构上会有更多要求,这也是未来研发的方向。改进电机结构面临的挑战是必须同时满足轻量化与高功率密度的需求,这对研发和材料选型提出了更高的标准。
Q:低空经济行业的航空器通常需要配置多少个电机?电机的成本如何?
A:航空器根据不同的设计和需求配置不同数量的电机。一般来说,数量较多,例如一些设计有16 个至 20 个电机。随着技术发展,采用多个较小型号的电机已成为一种趋势。电机的成本取决于其功率和批量以及特定的性能要求,价格一般在四位数到五位数级别。
Q:在电机和电池方面,它们在成本结构中占多少比例?主要使用哪些材料?
A:电机、电调控制器以及电池一起构成了所谓的“三电系统”,大约占整体成本的 20%。在结构材料方面,主要使用的是高强度的碳纤维,优质的材料供应商包括美国赫氏和日本东丽。而国内也有替代品牌如恒神和中航辅材生产高质量的材料,并且已经取得了民航局的认证,可以用于生产飞机。这表明国内材料的发展非常快,而且成效显著。
Q:低空经济行业的供应链管理和材料选择有哪些特点?
A:一旦航空器获得适航证,其所有相关的子系统、设备、材料紧固件就被锁定,后期更换材料的成本和条件都非常苛刻。供应链方面,不同公司有不同的策略,有的进行单一配套,而有的会选择备选供应商。但在任何情况下,所有零部件和材料的生产厂商都必须通过适航流程和达到标准。这意味着在整个产品的生命周期内,材料和零部件的变更是极其有限的,由于涉及到重新进行试航认证的困难和成本。
Q:在运营过程中,哪些部件需要定期更换或维护?
A:在 EVTOL(垂直起降电动飞行器)上,相比传统直升机,需要定期更换的耗材相对较少,主要是电池。直升机上有很多临界耗材需要在规定的时间或使用小时之后更换,无论其实际损耗状况如何;而在 EVTOL 中这样的部件较少,减少了维修和更换的成本。
Q:低空经济行业获取适航证书的要求和流程是怎样的?
A:首先,适航证书分为:型号适航证(TC)、型号合格证(PC)、生产合格证(AC)和空气合格证。在申请这些证书的过程中,型号适航证(TC)和空气合格证(AC)通常是同步获得的。一旦某型飞机获得了 TC 证书,其每架飞机相应也会获得 AC 证书。而生产合格证(PC)则由制造商负责申请。
整个取证流程大致可分为四个主要步骤首先是审定基础,类似于飞机的考试大纲,定义飞机需通过的各项测试内容;接着是符合性要求,包括了分析、仿真、系统测试或模拟等核心方法;然后是进行相关测试和复合性审核;最后获得适航证书。不过具体的审批和受理过程会因局方的态度和资源而异。
Q:取证的审查和受理环节中,无人机与载人飞机的审核标准有什么区别?
A:对于无人机,监管当局主要采取放宽的政策,侧重于放管结合,厂商需要自觉提供数据并保证其真实性。相比之下,载人飞机的审查过程则更为严格。目前并没有一个通用的审定基础,仍是按案例处理,这使得审查过程对监管能力和精力要求更高。例如,华东局在上一年仅受理了沃尔特史蒂和御风未来等三家公司的适航申请。因此,载人飞机的适航受理数量较少,并且审查标准更为严苛。
Q:对于已经开始适航申请或正在准备申请的公司,预计需要多长时间才能获得适航认证?
A:通常情况下,公司从开始申请到获得证书需要投入至少两三年时间。这个过程既需要完成大量的工作,同时也受到监管机构资源和审批精力的制约。例如,一公司虽然获得了适航证书,但其上面附有一些运营限制,如隔离空域运行和特定气象条件下的运行限制。这意味着公司还需要进一步验证其系统的前靠性和安全性,以便逐渐解除这些限制并扩大通用运营范围。
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