前言
随着科技的飞速发展，低空经济逐渐成为全球竞逐的战略新兴产业，预示着新质生产力的重要方向。eVTOL技术融合了航空、新能源、智能制造和人工智能等多个领域的先进技术，代表了未来交通出行的新趋势。与传统的航空器相比，eVTOL具有垂直起降、噪音低、运营成本低等显著优势，特别适合城市内部和城际间的短途运输。随着全球城市化进程的加快，交通拥堵和环境污染问题日益严重，eVTOL作为解决方案之一，其市场需求和应用场景不断扩大。
一、适航取证
适航取证是eVTOL产品推向市场的必由之路。型号合格证（TC）、适航证（AC）、生产许可证（PC）构成了民用航空器适航的“三大通行证”。其中，型号合格证是检验飞行器设计是否满足适航标准的关键，适航证则确保飞行器的安全飞行能力符合要求，而生产许可证则反映出企业的综合管理水平。适航取证的进展在很大程度上决定了企业在竞争中的快慢身位。
（一）适航取证的政策背景
在政策层面，适航取证标准由各国民航局或相应的航空管理机构制定。以中国为例，中国民航局（CAAC）根据《中华人民共和国民用航空法》和《中华人民共和国适航管理条例》，对民用航空器的适航管理进行规定。随着eVTOL技术的兴起，各国民航机构也在逐步制定或更新相关的适航标准，以适应这一新兴技术的发展。
（二）企业适航取证现状
目前，全球范围内有多家企业正在积极进行eVTOL的适航取证工作。以下是一些企业的适航取证现状：
1、亿航智能：亿航智能的EH216-S型号在2023年获得了中国民航局颁发的全球首个eVTOL型号合格证，这标志着其在适航取证方面取得了重要进展。
2、Joby Aviation：Joby Aviation作为美国的eVTOL制造商，已经与美国联邦航空管理局（FAA）合作，进行了一系列飞行测试，并提交了型号合格证申请。
3、Lilium：德国的Lilium公司也在进行适航取证工作，其产品已经完成了多次成功的飞行测试，并与欧洲航空安全局（EASA）保持沟通。
4、Volocopter：德国的Volocopter公司开发的多旋翼eVTOL已经进行了多次公开飞行演示，并正在与EASA合作进行适航取证。
（三）适航取证的挑战
适航取证是一个复杂且耗时的过程，eVTOL企业在取证过程中面临以下挑战：
1、技术验证：需要对eVTOL的各项技术性能进行充分验证，确保满足适航标准。
2、法规适应：随着技术的快速发展，现有的适航法规可能需要更新，企业需要适应法规的变化。
3、成本控制：适航取证过程中的研发、测试和认证成本高昂，企业需要有效控制成本。
4、时间管理：适航取证周期长，企业需要合理安排时间，确保项目进度。
图表：欧美eVTOL适航相关规定
资料来源：中投产业研究院整理
我国目前尚无针对eVTOL监管专项立法，近年来涉无人机监管的相关法律依据主要为民航局颁发的规范性文件，主要包括：
图表：中国eVTOL适航相关规定
资料来源：中投产业研究院整理
二、技术路线
eVTOL的构型选择与企业自身资源禀赋密切相关。当前eVTOL的主流构型有垂直起降固定翼、矢量推力型、多旋翼型等，每种构型都有其独特的技术特点和适用场景。
随着技术的不断进步和市场的逐渐成熟，eVTOL将在城市交通、物流运输、紧急救援等领域发挥越来越重要的作用。构型的选择将直接影响产品的市场定位和竞争力，因此，企业需要根据自身的技术实力、市场策略和长远规划，做出明智的构型选择。
eVTOL可以根据有无机翼分为两大类：无机翼以多旋翼为主，采用分布式推进系统，推进装置仅提供垂直方向的升力，前向推力通过横向（俯仰）轴上的总推力差实现；有机翼的eVTOL 根据推力提供方式又可分为旋转推力、独立推力和复合推力等。
图表：eVTOL按照有无机翼分类
资料来源：中投产业研究院整理
基于推进动力考量eVTOL可分为三大类：矢量推进型、升力与巡航复合型以及多旋翼型，其中矢量推力可以再细分为倾转旋翼、倾转机翼、倾转涵道等类型。
图表：eVTOL推进动力类型
资料来源：中投产业研究院整理
根据全球现有的eVTOL，可以将其分为多旋翼构型、复合翼构型、倾转构型、倾转涵道风扇+完全矢量控制、隐藏式推进系统+无翼设计等5大技术路线。
图表：eVTOL 5大技术路线
资料来源：中投产业研究院整理
当前，全球eVTOL的发展呈现出多样化的技术路径，每种路径都有其独特的特点和利弊：
多旋翼型eVTOL在安全性方面超越了传统直升机，成为众多新兴企业的首选。然而，它们在有效载荷和航程方面存在局限，应用场景也相对固定。此外，它们在噪声管理和地面损害控制方面还有待改进。
复合翼型设计受到传统航空制造商的青睐。这类eVTOL配备了专用的水平推进螺旋桨，而非在垂直和水平飞行阶段共用螺旋桨，这有助于提高巡航效率、航程和整体安全性。
倾转旋翼型eVTOL的结构较为复杂，技术挑战也更大。但它们在航程、巡航速度和载重能力上具有显著优势，提供了良好的有效载荷、最大起飞重量和运营经济性，有望在商业应用中为用户节省宝贵的出行时间。
倾转涵道风扇结合完全矢量控制系统的eVTOL，在动力可靠性、噪声控制和气动效率方面可能实现更优的平衡。尽管涵道风扇在悬停模式下效率较高，但在巡航模式下可能会增加额外的阻力。
总体而言，不同的eVTOL技术路线针对不同的市场需求和应用场景，各有千秋，未来可能会看到这些技术路线并存发展，共同推动eVTOL行业的繁荣。
图表：不同技术路线eVTOL对比
资料来源：中投产业研究院整理
三、动力系统
eVTOL的动力系统是其设计的核心，直接影响着飞行器的续航、速度和承载能力等关键性能。目前，eVTOL主要采用两种动力模式：全电动和混合动力。全电动模式主要包括锂电池、氢燃料电池和太阳能电池，而混合动力模式则是将锂电池与其他能源相结合。提升电池的能量密度尤为关键，这直接决定了eVTOL的续航能力及其在市场上的竞争力。
在新能源航空技术的未来发展方面，2024年3月27日，中国工业和信息化部联合其他部门发布了《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030年）》，明确指出了未来七年中国通用航空的发展方向、实施策略、核心技术和应用场景。该方案强调，航空器的电动化是未来发展的主要技术路径，需要集中精力推进电动化，并同时考虑混合动力、氢能和可持续燃料等技术路线，加速航空电推进技术的创新和升级，重点研发高效能量存储、能量管理和减排降噪等关键技术。预计到2027年，以无人化、电动化、智能化为特点的新型通用航空装备将在城市空中运输、物流配送、应急救援等领域实现商业化应用。到2030年，将基本建立以高端化、智能化、绿色化为特征的通用航空产业发展新模型。
在分布式电推进技术方面，电推进系统展现出比传统燃油推进系统更高的能效。传统飞机通过涡轮风扇发动机将化学能转化为动能，而电推进系统则直接利用电能驱动电机产生动能。涡轮风扇发动机的燃料利用率大约只有40%，相比之下，电推进系统的电能利用率可以超过70%，同时具备低噪音和环保排放的优势。随着电机、电控和电池技术的快速发展，电推进技术已经具备了实际应用的技术基础。
分布式电推进系统设计更为灵活，利用电机的尺度无关特性（即一个大功率电机系统可以分解为多个小功率电机系统，而整个系统的功率密度和效率基本不变），采用多个小功率电机驱动小直径风扇，取代超大直径风扇推进飞机的设计，这使得能量控制更加灵活，容错性能更佳，有效提升动力系统性能，改善燃油消耗率。电推进的尺寸无关特性还意味着推进系统可以根据飞机的具体用途灵活布置，从而提供更大的设计自由度。
eVTOL是分布式电推进技术的典型应用实例。例如，Joby航空公司推出的两座S2飞机采用了16组分布式推进系统，其中12组用于垂直起降，4组用于巡航。其五座S4飞机配备了6个可倾转旋翼，最高速度可达322公里/小时，电能消耗仅为汽车的五分之一，飞行里程可达240公里。在巡航时，分布式螺旋桨可以折叠，以减少气动阻力，而在降落后，甚至可以利用风能进行充电。
四、空管系统
空管系统是实现eVTOL安全、高效运行的关键基础设施。随着低空空域的开放和eVTOL数量的增加，传统的空管系统面临着前所未有的挑战。未来低空空域将呈现多类型、多数量飞行器全域融合运行的生态，如何实现全域态势感知、全程“高德”式服务，低空智联网及其高精度地图的建设将发挥重要作用。
我们认为，在低空经济产业的整体发展中，空中交通管理系统的构建极为关键。
低空经济的生态系统包括五个主要部分：飞行器的制造、应用、飞行保障、运营维护，以及低空基础设施的新型建设。
新型低空基础设施的建设涵盖了多个方面，包括临时起降点和通用机场的建设、低空空域的管理系统、天地一体化的导航与通信系统、低空态势感知系统的构建，以及充电设施的建立等。低空空域的管理系统对于国家的空域管理、飞行安全保障、航空运输的高效有序运作以及我国空域权益的维护至关重要，它是国家战略基础设施的一部分，也是国土防空体系的关键组成。
自“十一五”规划以来，国家显著增强了对这一领域的政策支持，连续推出了“民航强国”、“四强空管”和“四型机场”等一系列建设指导方案。国内设备制造业从起步到成熟，从初期的依赖进口到逐步实现自主化，取得了显著进步。国内企业如莱斯信息、四川九洲、成都空管公司、中航615所等在空管系统核心技术方面实现了自主可控的突破。
我国低空空域管理系统的建设需求预计达到百亿人民币的规模。在“十二五”期间，我国在空管系统领域的投资总额为120亿元；“十三五”期间，总投资增至约250亿元。从2016年到2019年，空管系统的固定资产投资规模自23亿元增长至51亿元，复合年增长率达到30%。在民航空中交通管理领域，国际市场上主要由欧洲和美国的几家大型电子系统制造商占据，如法国的泰雷兹公司（Thales）、西班牙的英德拉公司（Indra）等；而国内市场则主要由莱斯信息、成都空管公司、华泰英翔、川大智胜等企业参与。目前，低空空域基础设施的建设招标在浙江衢州、深圳、成都等地区进展迅速，单个地级市的初期建设需求大约在3000至4000万元之间，考虑到全国约有293个地级市，整体低空空域管理系统的建设需求预计将达到百亿元规模。
图表：我国空管系统发展历程
资料来源：中投产业研究院
五、商业化路径
eVTOL的商业化进程预期会经历三个主要阶段：旅游观光、工业应用和城市交通。与常规飞行器相比，eVTOL具有多项优势，如零排放、无污染、能够垂直起降、无需依赖传统跑道或机场、噪音低以及运营成本较低。这些特点预示着eVTOL有潜力超越传统交通工具的局限，补充现有的高铁、地铁、公交、出租车和私家车等交通方式，并有可能发展成为未来交通和运输的主导模式。
具体来看，eVTOL商业化的三个阶段包括：
1、初始阶段：目前eVTOL的飞行时间和距离较短，速度也不是很快，适合用于短途的客运服务，如景区观光和空中游览。在这一阶段，国内将开始构建低空飞行器所需的适航管理系统、态势感知系统和起降点或机场。
2、发展阶段：随着电池技术的突破，eVTOL的电池能量密度和安全性将得到提高，从而显著增加飞行器的续航能力。在这个阶段，公众对eVTOL的接受度将逐渐提高，低空基础设施也将更加完善，eVTOL的应用将扩展到应急救援、医疗转运、警用安防和航空物流等工业领域。
3、成熟阶段：eVTOL的全自动飞行技术、紧急避障和降噪技术将更加成熟，飞行的可靠性将不断提高。同时，随着低空基础设施的进一步成熟，空管系统和飞行保障系统将实现高度智能化、网格化和自动化。随着生产成本的降低，"空中的士"时代可能会到来，城市交通将呈现立体分层的新格局。
总体而言，eVTOL的商业化之路将是逐步演进的，随着技术进步和基础设施的完善，它将逐步融入并最终改变我们的交通方式。
六、结论
eVTOL作为低空经济的重要组成部分，其产业发展不仅关系到航空产业的未来，也对城市交通、环境保护等多个领域产生深远影响。随着技术的进步和市场的成熟，eVTOL产业有望迎来爆发式的增长，为投资者带来丰厚的回报。同时，政府部门、研究机构和企业也应加强合作，共同推动eVTOL产业的健康发展。