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军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告

发布时期:2021-9-27 12:21
阅读:2411

(报告出品方/作者:东方证券,王天一、罗楠、冯函)报告综述伴随人工智能、半导体、传感器等快速发展,无人机系统通过技术快速迭代,不断拓展能力和应用领域。根据《无人机系统发展白皮书》预测,2019- 2029 年全球 ...

报告出品方/作者:东方证券,王天一、罗楠、冯函)

报告综述


陪伴野生智能、半导体、传感器等快速成长,无人机系统经过技术快速迭代,不竭拓展才能和利用范畴。按照《无人机系统成长白皮书》猜测,2019- 2029 年全球无人机系统将连结 CAGR 20%以上,10 年内产值累计跨越 4000 亿美圆,而带动的产业配套拓展和创新办事市场则加倍庞大。

1)无人 机自问世以来,就具有传统飞翔器和大兵器系统所不具有的快速迭代才能, 进化出的适用处景不竭拓展,慢慢从军事公用拓展到民用范畴。随着无人机 产业链趋于成熟,飞控与导航技术的快速成长,无人机具有了小型化、智能 化、低本钱的条件。2014 年消耗级爆发式增加,构成了无人机军民两用格 局。

2)无人机的利用需要无人机系统的支持。技术方面,无人机系统正向 多样化、智能化、通用化趋向成长。军用方面,无人机系统将成为先辈空中 作战气力的主战装备和系统化、智能化作战的关键组成部分。民用方面:广 泛的利用为无人机系统成长供给了产业化根本和市场化活力。

垂直起降牢固翼飞翔器凭仗怪异的构型,是近年来无人机甚至有人机范畴最具活力的细分赛道之一。

2020 年垂直起降(VTOL)无人机加速军事化利用。因不受起降场地限制, 能顺应航海、山地等复杂地形情况,美将垂直起降飞翔器列为美军十大未来 关键装备之首。2020 年,美空军公布“灵敏至上”项目,死力推动电动垂 直起降 eVTOL 无人机军事化利用。多家新兴 eVTOL 商企介入,今朝 Joby 和 Beta 两家已经进入试飞阶段。项目估计于 2023 年完成飞翔器适航审定, 2025 年头具有范围化利用的水平,实现大范围采购。

2020 年垂直起降(VTOL)无人机在产业级利用范畴不竭拓展,同时继续 加速城市交通贸易化成长。1)产业级成为全球民用无人机增加新引擎,市 场慢慢由 to C 转向 to B。随着利用处景的不竭拓展,估计 2020 年产业无 人机市场范围将初次跨越消耗级无人机,成为全球民用无人机的首要市场。 按照 Frost & Sullivan 猜测,2020-2024 年全球产业无人机市场 CAGR 高 达 56.43%,成为全球民用市场增加新引擎,2024 年全球民用市场范围将 达 4157.27 亿元,而垂直起降(VTOL)无人机也是成长亮点之一。2)VTOL 加速城市交通(UAM)贸易化。2020 年,日韩率先从国家层面顶层设想 UAM 产业计划,明白了 UAM 成长的关键时候点。同时,eVTOL 企业遭到全球 本钱包括产业本钱的高度重视(丰田、优步、腾讯等),纷纷抓紧结构,助 力 UAM 贸易化进程。

1.无人机系统:2019-2029 全球累计产值超 4000 亿美圆


1.1 无人机与无人机系统

无人机是不携载操纵职员、由动力驱动、可反复利用、操纵空气动力承载飞翔、可照顾有用载荷、 在远程控制或自立计划的情况下完成指定使命的航空器。依照气动结构分类,无人机首要分为牢固 翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降牢固翼无人机。其中,垂直起降牢固翼无人机兼 具牢固翼和多旋翼的特点,对起降场地要求低、可空中悬停,适用于大面积、长航时作业,可照顾 载荷作远间隔探测,具有益用上风。

无人机慢慢从军事公用拓展到民用范畴,构成了军民两用格式。早期首要利用于军事范畴,前后被 用于靶机、侦察、情报探测、携弹冲击等。20 世纪 80 年月以来,美国、日本、中国纷纷摸索无人 机在民用范畴的利用。2008 至 2014 年,受益于信息化、使命载荷、卫星导航等技术的成长,无人 机在军事范畴及产业范畴利用日益普遍。2014 年至今,随着无人机产业链趋于成熟,飞控与导航 技术的快速成长,无人机具有了小型化、智能化、低本钱的条件,消耗级无人机快速成长,产业无 人机在巡检、安防监控、农林植保、测绘与地理信息等范畴同时得以快速成长。

军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告


无人机的利用需要无人机系统的支持。无人机系统是批示控制站、一架或多架无人机、机载使命载 荷、数据链以及相关保障设备配合组成的功用系统。动力系统、使命载荷装备才能、感知与自立控 制导肮系统以及起降技术是无人机系统的四大关键焦点技术。无人机系统按巨细、用处、性能特点 可分为大型、中型、细小型无人机系统:

1) 大型无人机系统首要利用于军事高端需求范畴,是全部产业系统的“塔尖”。制空作战、高 空高速、长航时等使命功用的大型无人机系统,其开辟复杂水和蔼技术应战甚至跨越了大部 分有人作战飞机。天下上只要美国、英国、法国、以色列、中国等少数国家具有大型无人机 系统自力成长才能,全球唯一十余家领先防务企业具有大型无人机系统研制生产才能。

2) 中型无人机系统的性能可满足大大都常规战术场景和行业利用范畴,一些科技产业根本不高 的国家经过技术合作、引进生产线等方式也进入这一范畴,全球约 40 个国家和地域、数百家 制造商具有中型无人机系统研制生产才能,其中既包括传统防务及航空制造企业,也包括不 少新兴高科技企业介入。

3) 细小型无人机系统借助成熟的软硬件技术和产物配套系统,正在特种作疆场景和公共及消耗 范畴不竭开辟利用,触及技术、专业、资金门坎相对较低,从业企业数以千计,中国的大疆 创新等企业已占有较大市场份额,构成产业范围效应。

从代价量看,无人机配套系统约是无人机平台的 38.5%。无人机平台包括机体、策动机、系统制品 和使命装备;而无人机配套系统是指综合保障系统和空中通用站。按照美国空军《AIrcraft Procurement, Air Force 2018》表露,停止 2017 年美国空军已经完成了 55 套“全球鹰”无人机 系统的采购工作,采购费总投入为 43.54 亿美圆。其中,飞机平台 45 架,采购费为 31.43 亿美圆; 通用空中站 10 套,采购费为 2.18 亿美圆;综合保障系统采购费为 9.93 亿美圆。

1.2 无人机系统产业成长趋向

从技术成长趋向看,无人机系统正向多样化、智能化、通用化成长。

1) 多样化:随着产物谱系和利用处景不竭丰富,技术进步不竭鞭策无人机系统向高空化、远程 化、高速化、长航时偏向成长,并不竭创新应用范围和利用方式;

2) 智能化:自立性水平是无人机系统成长水平的重要标准,智能化将成为未来战争和社会成长 的最突出趋向之一。无人机系统与其他无人系统、有人系统实现集群、编组等方式协同,可 完成更加复杂的使命;

3) 通用化:采用通用化的无人机系统“站”和“链”等软硬件,同一个“站”可以批示控制多 型、多架次无人机系统,并实现数据互联互通。此外,开放式系统架构和通用传感器/兵器接 口,将使得分歧使命载荷在分歧平台间“即插即用”。

军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告


军用方面,无人机系统将成为先辈空中作战气力的主战装备和系统化、智能化作战的关键组成部分。高空、高速、隐身、长航时等先辈无人机系统将在未来高危险地区、高强度匹敌作战情况中显 示出突出的计谋突防才能和持久作战才能;有人无人协同、散布式空中作战、集群作战等将成为未 来空中作战的重要形状,高性能无人机系统将成为未来聪明化空中气力扶植的重中之重。信息化、 收集化布景下装备系统匹敌是未来高技术战争的首要作战款式,兵器装备成长将由“以平台为中心” 向“以使命才能为中心”的系统化、收集化改变,无人机系统经过对现有作战方式和装备系统的跨 域“赋能”,有用鞭策信息组网和结合作战水平,充实发挥装备系统在信息化战争条件下全维、切确、灵敏的作战效能。

民用范畴的普遍利用为无人机系统成长供给了产业化根本和市场化活力。无人机系统在航拍文娱、 农林植保、安防监测、地质测绘、电力巡检、物流运输等范畴已获得普遍利用,并不竭摸索新概念 新场景,如未来城市智能空中交通系统、无人空中物流等。在未来社会高度信息化、自动化、智能 化趋向布景下,无人机系统将会加速对社会生活各行业范畴的渗透、冲击、甚至倾覆,延续拓展产 业成长空间。

按照《无人机系统成长白皮书》,2018 年全球无人机系统产业投资范围比 20 年前增加了 30 倍, 估计 2019-2029 年全球无人机系吐潇域年均增速将连结 20%以上,产值累计跨越 4000 亿美圆, 并带动万亿美圆级的产业配套拓展和创新办事市场。

2.军用无人机:2020 垂直起降加速军事化应用


2.1 无人机:“全新物种”,深入改变战争面孔

在战争应用方面,无人性能大幅提升作战费效比。无人机取代有人机作战,能大幅下降单机、作战 装备系统和实战本钱,同时也能削减人这一贵重作战资本的损失。

1) 单架无人机的采购本钱远低于同功用、同级此外有人机。美军“黑鸟”计谋侦察机采购本钱约为 15~20 亿美圆/架,而“全球鹰”计谋侦察无人机只需 1 亿元美圆/架,仅占有人机单价采购本钱 的 1/15。革新退役有人机成无人机,也能带来庞大的本钱上风。2017 年,波音公司接管军方 一份条约,将 18 架 F-16s 战役机经过加装野生智能系统革新为 QF-16 无人机,作为有人机 的“虔诚僚机”利用。每架无人机本钱仅 138 万美圆,与动辄上亿美圆的隐形战役机相比, 其本钱几近可以疏忽不计。

2) 无人机可使美航母编队总本钱大幅下降 81%。按照《无人机与未来作战刍议》,从出动率、 燃油消耗、维修本钱等多个方面综合分析,未来航母编队可采购 144 架无人机取代本来的 361 架有人机,将本钱由约 900 亿美圆降至 170 亿美圆。采用无人机后,在每艘航母作战才能不 变的情况下,3 艘航母的总本钱只相当于当前 2 艘航母的总本钱。

3) 大幅下降飞翔员练习本钱,耽误作战时候。有人机飞翔员培育时候长、用度大,以美军 F-15 战役机飞翔员为例,培训时候长达 2.5 年,全部用度超 1000 万美圆。相比之下,无人机操纵 员的培训时候凡是只需要 120 小时,练习用度要低很多。从作战时候上看,无人机仅需少许 时候调养和练习,大部分时候都可用于履行作战使命。而有人机凡是只要 1/3 时候处于实战 摆设状态,2/3 时候用于练习和保护调养。

除此之外,无人机是军用装备的“全新物种”:升级迭代速度快,慢慢向察打一体成长;且战损比 例高,具有消耗品属性。我国军用无人机慢慢从纯侦察升级至察打一体。今朝军用无人机有漫空一 号、长虹一号、ASN 系列、WZ-2000、BZK-005、翼龙系列、翔龙、利剑、彩虹系列以及云影等型 号。其中,翼龙系列、彩虹系列、利剑和云影等都是察打一体型无人机,均为 2000 年今后新亮相; 而纯侦察无人机则首要包括翔龙和 BZK-005 侦察无人机。据统计,美国捕食者 A 自 2001 年投入 实战以来,已累计生产 550 架,到今朝已损失 300 架以上,战损比高达 54.4%。反观美国 F15 系列战机,已累计生产 894 架,到今朝已损失 109 架以上,战损比仅 12.2%。是以与有人机相比, 无人机属于消耗性兵器。

无人机深入改变了战争面孔,同时军用也促进无人机系统的激烈需求,引领前沿技术成长。军用无 人机系统更夸大在复杂的作疆场景和极真个利用情况下,满足先辈的技战术性能、高牢靠性、保密 平安性等要求,是以,军用无人机系统成长要求更先辈更复杂的专业化科技产业系统支持,同时不 断创新利用高性能材料、新能源动力、野生智能、电子信息等范畴的前沿科技,并牵引技术成长的 新偏向。

无人机集群化作战是未来空中作战的重要形状,中国电科展现无人机蜂群发射车。有人无人协同、 散布式空中作战、集群作战等被列为未来空中作战的重要形状,高性能无人机系统是未来聪明化空 中气力扶植的重中之重。无人机蜂群技术具体是指无人机大范围自组网和自编队技术。中国电科作为处置国家重要军 民用大型电子信息系统的工程扶植单元,在 2020 年 10 月 14 日展现了最新的无人机蜂群发射车。 该系统可采纳空中发射和空中发射两种方式,用于空中发射的发射车可以一次贮存和发射 48 架无 人机。空中发射则是借助直升机抛掷,无人机到空中后自立展开。

军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告


2.2 现状:我国军用无人机技术深厚,名扬国际市场

我国军用无人机关键部件已根基实现国产化。首先是机体材料,近些年随着我国材料行业敏捷发 展,国内优良碳纤维制造商不竭出现,彩虹机体材料已可实现全国产化;第二,电子焦点器件,无 人机没有大型运算和高精度图像处置,不利用高端芯片所以不受西方制裁和封锁;第三,策动机方 面,例如彩虹利用的很多策动机现都已实现国产化,并完成相关国产化实验工作,可实现国产策动 机替换计划。

今朝,中国军用无人机策动机首要以航空活塞策动机为主,可是未来中国成长察打一体无人机,小 型涡扇/涡喷策动机不成或缺。相对照活塞策动机,涡扇/涡喷策动机具有更大的推重比、更快的速 度、更高的飞翔高度。2018 年 11 月,中国航发在珠海航展上展现了 AEF50E 涡扇策动机、AEP50E 涡桨策动机、AEF20E 涡喷策动机等 3 款可用于无人机的策动机,填补了我国急需的无人灵活力 空缺。

除了关键部件已实现国产化之外,产能方面也有大幅提升,脉动生产线可年产 200 架彩虹无人机。 分歧于牢固站位的传统生产线,脉动生产线是一种不中断快速活动的自动化生产线,是今朝航空制 造中效力最高的总装生产线,能保障现代战机的批量生产托付。2020 年 1 月,由中国彩虹无人机 科技公司新扶植的彩虹无人机脉动生产线初次亮相。该条彩虹无人机生产线整体设备了 6 个站位, 每个站位都对应着细致精准的工序内容。6 个站位之间的联系是经过一条导轨,如此脉动生产线不 唯一着传统站位的装配特征,也可以实现装备生产的快速活动性。彩虹无人机科技除了这条位于浙 江台州的脉动生产线,在河北固安一样建有多条脉动生产线,一切脉动生产线一年彩虹-4、彩虹-5 的合计产量可以连结在 200 架左右。

军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告


同时,我国军用无人机也备受国际市场喜爱,市场份额仅次于美国,翼龙系列为出口主力机型。 2000-2019 年,全球无人机共出口 1609 架。2000-2004 年,全球无人机出口年均仅 33 架;而 2005- 2019 年,全球无人机出口数目明显提升,年均高达 97 架。按出口国家分,2010-2019 年美国共出 口 474 架无人机,占据全球无人机 48.0%的出口市场。我国紧随厥后,以 25.3%的市场份额居于 全球第二。从机型看,翼龙系列无人机为我国出口主力机型,占比高达 64%;彩虹系列无人机占 比 28%,仅次于翼龙系列。

无人机生产线跨出国门,占据中东无人机的首要市场。2017 年 3 月,沙特阿拉伯引进彩虹无人机 生产线,引进的“彩虹-4”装备了卫星通讯天线,挂载的兵器主如果 AR-1 激光制导近程空对地导 弹以及 FT-9 制导炸弹。在此前,“彩虹”无人机生产线已经出口到了巴基斯坦和缅甸。今朝,中 国以翼龙与彩虹为代表的企业已经占据了中东无人机的首要市场。依照出口国分,2010-2019 年沙 特阿拉伯、埃及、阿拉伯结合酋长国合计采办了我国 68%的出口无人机。

2.3 未来:垂直起降(VTOL)是无人机的成长趋向之一

2.3.1 垂直起降——美军十大未来关键装备之首

因不受起降场地限制,能顺应航海、山地等复杂地形情况,美国将垂直起降飞翔器列为美军十大未 来关键装备之首。垂直起降牢固翼无人机首要有两条技术线路。1)倾转旋翼无人机:经过扭转发 动机偏向别离供给垂直起降和前飞两个阶段所需的升力和推力,代表型号有美国 V-22 鱼鹰的舰载 无人机版“鹰眼”和我国的彩虹-10 等。2)旋翼牢固翼复合式:采纳两套动力系统,旋翼供给垂直 升力,牢固翼形式下由推动策动机供给动力,代表型号有纵横股份“CW 大鹏”系列,彩虹 CH804D 等。

电推动系统可替换复杂机械传动组件,优化倾转旋翼构型。倾转旋翼构型可以在确保杰出垂直起降 性能的条件下进步平飞效力,从而兼顾垂直起降才能与巡航经济性,相较于旋翼构型可以大幅提升 航程。倾转旋翼技术的研发与利用已稀有十年历史,V-22 等型号已经在特种作战等场景下获得了 普遍利用,但采用传统动力系统的倾转旋翼机,其策动机功率输出机构与旋翼之间需要极为复杂的 机械传动组件,明显增加了平台复杂性和重量,对牢靠性带来了一定影响。电推动系统的利用有用 躲避了上述风险,机电可间接安置于倾转翼组件处,经过线缆传输电能驱动机电,无需动力传动组 件,大幅下降了机械结构的复杂度,其保护特征可以获得保证。

相较于倾转旋翼构型,旋翼牢固翼夹杂构型简化了结构,避免了倾转部件的影响。旋翼牢固翼复合 无人机在两侧机翼中部的前前方各设备一个定距螺旋桨,供给垂直起降所需升力,机身尾部设备一 个推动螺旋桨,供给平飞巡航阶段的推力。在平飞巡航阶段,机翼位置的 4 个螺旋桨将停转并牢固 在最小阻力位置,从而下降平飞阶段的阻力。夹杂构型在兼顾了多旋翼飞翔器的垂直起降性能与固 定翼飞翔器的平飞高效特征,相较于倾转旋翼构型,夹杂构型结构简单、无倾转部件。其次,牢固 翼与旋翼结构并存现实是一种妥协,两者会相互影响,一方面结构质量大,另一方面效力受限,在 垂直起降阶段,大面积的机翼会增大起降阻力;在平飞阶段,旋翼会增大阻力。为了平衡这类影响, 可以在平飞阶段停转螺旋桨并牢固位置。

军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告


2.3.2“灵敏至上”项目——2020 美军死力推动 eVTOL 军事化

美军“灵敏至上”项目鞭策贸易电动垂直起降技术向军事范畴转化。2020 年 2 月,美空军启动了 名为“灵敏至上”(Agility Prime)项目,摸索航空业新兴的电动垂直起降(eVTOL)技术在特种 作战、救济搜索、短距运输等军事使命利用的可行性,鞭策商用技术向军事范畴转化。估计于 2023 年完成飞翔器适航审定,2025 年头具有范围化利用的水平,实现大范围采购。

“灵敏至上”项目将军用电动垂直起降飞翔器命名为顺应性保障飞翔器(ORB),应满足的技术要 求首要包括以下 5 个方面:

1)机械结构较传统垂直起降飞翔器简化,从而下降保护本钱和周期;

2)利用自立飞翔技术,进步平安性、下降职员操纵需求;

3)经济性,可批量生产利用;

4)采用 散布式电推动技术实现低噪声;

5)灵活、灵敏,削减对根本设备的依靠。

响应的,飞翔器应具有 的技术要素包括:

1)采用散布式推动系统;

2)采用电推动系统;

3)有人驾驶,或遥控驾驶,或 自立飞翔;

4)垂直起降;

5)具有悬停才能;

6)可具有升力概况;

7)模块化设想。

相较于商用范畴的电动垂直起降飞翔器,“灵敏至上”提出的技术要求有一定差别性。对于上述第 一类利用处景,灵敏至上提出的技术目标要高于现有的典型商用技术目标,例如贝尔公司于 2020 年 1 月提出的 Nexus 4EX 商用飞翔器计划航程为 95km,同期现代公司 S-A1 计划航程一样约 100km,这一航程可以满足典型的商用城市空运需求,但不能满足军事使命需求;第二类和第三类 飞翔器在商用范畴的利用处景尚未凸显,因此未获得普遍关注。此外,军事使命的情况条件与城市 存在明显差别,需要斟酌结冰防护等多种情况控制题目。美空军暗示,采购的飞翔器型号不会是军 用定制的,而是与商用市场版底细同的型号。

“灵敏至上”项目第一阶段投资总额远远超越预算,多家新兴 eVTOL 商企介入,Joby 和 Beta 两 家已经进入试飞阶段。美空军对“灵敏至上”项目标风投集合在自立飞控、先辈材料和制造工艺、声学技术、避撞系统等,灵敏至上项目已起头与介入方签订条约,美国草创公司军刀飞机公司 (Sabrewing)获得了金额 325 万美圆的小型企业创新研讨条约。第一阶段计划投资总额为 1000 万美圆,今朝的投资额已经大大跨越原计划。停止今朝,Joby 和 Beta 两家中标入选试飞阶段。

3.民用无人机:产业级成为新引擎,垂直起降加速城市交通贸易化


3.1 2020 年,全球民用无人机市场慢慢由 to C 转向 to B

民用无人机分为消耗级无人机和产业无人机。1)消耗级无人机首要用于航拍和文娱,侧重拍摄功 能和可操纵性。2)产业无人机重视经济效益,追求巡航速度、续航时候等性能的平衡,对无人机 的专业化利用要求高。经过搭载分歧的使命载荷,如热红外相机、高光谱相机、激光雷达、光电吊 舱等,实现分歧专业功用,从而满足对应的行业需求。其首要利用于测绘与地理信息、巡检、安防 监控、应急等范畴。

2020-2024 年消耗无人机增速疲软,产业无人机成为全球民用无人机新引擎,市场慢慢由 to C 转 向 to B。按照 Frost & Sullivan 猜测,2020-2024 年全球民用无人机市场的 CAGR 高达 43.03%, 估计 2024 年市场范围将达 4157.27 亿元。随着利用处景的不竭拓展,全球产业无人机实现快速发 展,估计2020年产业无人机市场范围将初次跨越消耗级无人机,成为全球民用无人机的首要市场。

2020-2024 年全球消耗无人机的 CAGR 将有所下滑,从 2015-2019 年的 24.09%下降至 20.00%; 而同期产业无人机将连结高增速,从 2015-2019 年的 50.62%增加至 56.43%。

中国事全球民用无人机的首要市场,中国产业无人机市场范围将在 2021 年初次跨越消耗级无人机。2020 年中百姓用无人机市场范围为 599.05 亿元,占全球民用无人机市场的 60.30%,属于全 球领先职位。从市场结构上看,2020 年我国消耗级无人机市场范围为 325.83 亿元,占比 54.39%; 产业无人机市场范围 273.21 亿元,占比 45.61%。2021-2024 年,产业无人机将占据我百姓用无 人机首要市场,市场占比从 55.01%快速增加至 72.65%。同期,我国产业无人机 CAGR 保持 53.27% 的高增速,成为我百姓用无人机成长的新引擎。

军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告


3.2 垂直起降:新构型拓展行业全新利用处景

3.2.1 垂直起降:加速城市空中交通(UAM)贸易化

兼具优异悬停才能、长巡航速度与航程的垂直起降(VTOL)无人机包含庞大市场需求。现今,无 人机在悬停时候、巡航速度、航程与起降场地方面都提出了更高的要求,而多旋翼、直升机和牢固 翼无人机都没法同时满足这类多方位的需求。多旋翼无人机受制于续航时候和航程短;无人直升机 则造价较贵,飞控难度也较高;而牢固翼无人机则是对起降场地的要求较高,一般需要跑道。垂直 起降无人机因兼具优异悬停才能和较长的巡航速度与航程遭到市场关注。其中,复合型垂直起降无 人机(VTOL)和垂直起降牢固翼无人机各有偏重:复合型 VTOL 偏重于悬停时候,垂直起降牢固 翼在航程上更有上风。

eVTOL 翻开新利用处景城市空中交通(UAM),本钱助力新兴 eVTOL 企业加速 UAM 贸易化。 按照美国国家航空航天局公布的《城市空中交通空域整合概念和斟酌身分》中的界说,“城市空中 交通(UAM)”是“城市内适用于载人飞翔器和无人飞翔器系统的平安高效交通运作方式”。今朝, 具有优异悬停才能、长巡航速度与航程、低乐音的电动垂直起降(eVTOL)飞翔器获得腾讯等本钱 的追捧。别的,空中客车、波音等至公司以及 Lilium、Volocoper、Kitty Hawk 等新兴企业都正在 打造自己的电动垂直起降飞翔器以用于城市空中交通。eVTOL 的贸易化要履历七个阶段:设想、 通告、考证测试、全尺寸测试、载人测试、生产、贸易化推行。我国亿航公司是全球为数不多实现 量产销售的 eVTOL 公司。

除新兴企业外,传统车企也抓紧结构 eVTOL。近年来吉祥、丰田、小鹏、现代、克莱斯勒等一众 车企纷纷并购结构,也连续推出了自己的原型机,其中吉祥汽车最早于 2020 年 6 月公布的吉祥 TF-2A 即可实现 180km/h 的飞翔速度以及 100 千米的最大飞翔里程。在 2020 年 CES 展上,现 代、克莱斯勒等汽车巨头也纷纷展现垂直升降汽车概念产物。

3.2.2UAM 现状:我国政策不敷但技术深厚,全球首发载人无人机

民用无人机产业受政策和技术驱动,我国 UAM 产业政策相对不敷但技术深厚。政策方面,我国早 已肯定无人机行业为国家计谋。可是对于新兴的城市空中交通 UAM 产业,我国尚未在国家层面制 定 UAM 产业计划。技术方面,我国工信部对民用各范畴的技术共性需求早已作出判定。经过量年 成长,在广东珠三角构建了强大的无人机产业供给链,以深圳为主构成了中国甚至全球民用无人机 产业成长的领头羊,为我国无人机相关技术打下深厚根本。

政策:日韩率先顶层设想 UAM 产业,我国略有落后

我国无人机行业已上升至国家计谋,行业高增加格式早已建立。《国家计谋性新兴产业成长“十二 五”计划》、《国家计谋性新兴产业成长“十三五”计划》中,明白将无人机产业归入到国家计谋 性高科技产业定位和百姓经济计谋职位,赐与持久的、稳定的支持。《“互联网+”野生智能三年 行动实施计划》是国家出台的首个关于无人机行业的重要支持政策,意味着该行业成长已上升至国 家计谋,行业高增加格式已经建立。

对于城市空中交通 UAM 产业,2020 年日韩将其上升至国家层面,明白了关键时候节点。相比之 下,我国尚未顶层制定成长计划。在日本内阁第四十次“未来投资会议”上经过了日本《增加计谋 跟进计划》,这个重要计划相当于日本百姓经济的“十年计划”,将指导日本政府未来十年的产业政策制定和政府投资偏向,为 2021 至 2030 年的日本百姓经济各个范畴制定了整体成长方针。其 中,初次在国家层面制定了无人机及“飞翔汽车”的计谋计划。无独占偶,2020 年 6 月韩河山地、 根本设备与交通部(MOLIT)公布了城市空中交通(UAM)计划计划,成为第二个在国家层面制定 UAM 产业政策计划的国家。

虽然我国 UAM 产业顶层设想不敷,但也正加速推动相关立法工作。2019 年 1 月 21 日,在省部级首要带领干部对峙底线思维出力提防化戒严重风险专题钻研班开班式上颁发重要讲 话,要加速科技平安预警监测系统扶植,围绕无人机、办事机械人、自动驾驶、野生智能等范畴, 加速推动相关立法工作。1 月 23 日,民航局印发《基于运转风险的无人机适航审定的指导定见》, 明白将在 2019 年末初步建成基于运转风险的无人机适航治理系统,公布已在国内 5 家无人机企业 设立适航审定试点,重点摸索货运无人机、巡线无人机、载人无人机的适航标准和审定法子。2020 年 10 月 28 日,中百姓用航空局公布首批 13 个民用无人驾驶航空实验基地(实验区)名单,以加 快推动中百姓用无人驾驶航空奇迹成长和连结国际领先职位。

技术:我国无人机技术国际领先,率先公布载人无人机

在无人机技术方面,我国早已对各民用范畴作出共性技术需求判定,这为我国 UAM 产业打下坚固 技术根本。

在工信部的《民用无人机系统成长线路图》中,对于共性技术做出了具体的论述

1) 机体:轻质化机体结构,优化气动性能设想。材料技术的成长令新型轻质材料、智能材料逐 渐利用于航空器结构设想,使结构轻质化、变体结构等具有益用远景,为进步航时性能和载 荷才能供给根本。同时,抗坠毁才能、在卑劣情况下的保存才能以及结构的开敞性和外场可保护性对于民用无人机非常重要。此外,抵抗卑劣天气条件、应对复杂利用处景和阵势起降 条件的适用性和保存才能也是民用人机普遍共性需求之一。

2) 动力系统:无人机系统的焦点,需要高效力、高牢靠、控制简单的装配设想。由于无人机任 务载荷较重,所需航程较远,所以对功率提取有较大需求。为满足对续航才能的要求,在保 持机上装备动力供给的情况下,动力装配可以经过增加功率和削减策动机重量;大概采用低 油耗率的设想。同时,依靠关键系统的备份设想和多裕度设想可以进步动力装配的牢靠性, 以保障飞翔平安和使命的顺遂停止。为调试方便,利用保护简单,动力装配设想及无人机的 电气、通讯接口也需要尽能够的简单。

3) 控制导航:智能自立化是无人机技术的成长偏向和趋向之一。面向未来信息化需求的智能无 人机系统,其智能自立化的特征表现在情况的自动感知与了解、威胁躲避、自立计划与决议、 自立活动控制以及使命的自立履行等方面。其中,情况感知和了解是实现自立控制的根本, 自立行为决议与计划技术是实现自立行为才能的焦点。

4) 数据传输系统:为实现人机慎密连系,需要依靠数据链技术和空中控制站建立实时高效的图 像及数据传输系统。数据链需要具有抗截获、抗干扰才能,实时传回监控方针影象,使批示 中心可以实时监控现场;同时,数据链也要记录飞翔数据,在遥控控制信号丧失时可完成自 动返航。空中控制站作为人机接口,首要实现对飞翔器的控制、使命控制、载荷数据分析和 系统保护等,关乎着无人机的飞翔平安。是以,我们需要稳定牢靠、实时高效的数据传输机 制以满足海量数据实时通讯需求,同时也要确保飞翔数据具有直观性和易操纵性。

下降本钱、重视适用是我百姓用无人机产业成长的重要特征。民用无人机产业将以“政府指导,社 会主营”为首要形式,构成以生产企业和通用航空企业为主体的多种经营方式,慢慢建成国内无人机利用产业链。按照《民用无人机系统成长线路图》,产业系统协异化、消耗产物本性化、行业应 用专业化、研发升级智能化、运营办事精准化是民用无人机的首要成长趋向。

在广东珠三角地域,已经构成了以深圳为主的中国甚至全球民用无人机产业成长领头羊,为我国 率先公布载人无人机打下深厚技术根本。摩根士丹利在 2018 年公布的蓝皮书中暗示,由于斟酌到 技术和政府律例的严重不肯定性,守旧地估量城市空中交通行业将到2030年才会起头成长。可是, 2016 年在美国拉斯维加斯公布的全球首款载人级全自动无人驾驶飞翔器——亿航 184,为城市空中交通行业开启了新篇章。亿航全自动飞翔器已经成功停止了 2000 屡次载人及不载入飞翔测试, 为贸易运营做好了预备。同时,亿航也是全球为数不多实现量产销售的 eVTOL 公司。2019 年亿 航累计销售载人级自动驾驶飞翔器(AAVautonomous UAV)61 架,相比之下,2018 年仅为 3 架。

3.2.3UAM 未来:多方位优化产物,加速贸易化节奏

城市空中交通产业的供给商不但需要制造智能飞翔器的才能,还需要具有构建集合式平台支持商 业运营的才能,以及周全精通航空、通讯、计较机、材料科学等跨学科的技术。今朝来看,电池高 本钱、机体材料轻量化、优化机体构型是 UAM 行业贸易化的亟需处理的困难。

电池: 单项本钱最高,对利润影响大

电池是单项本钱最高的部件,以亿航 216 自动驾驶飞翔器为例,500 次充电循环斟酌,电池在总运 营本钱中占比跨越 60%。电池本钱下降 1%,运营商的运营利润将增加 3%;而电池寿命耽误 1%, 运营利润将增加 2%。其次,由于电池重量在自动驾驶飞翔器的空机重量中占大约 1/3,电池继续 减重将大幅增加自动驾驶飞翔器的航程。最初,从贸易角度而言,收缩电池充电时候,将提升资产 操纵率,进步运营效果。

机体材料: 轻量化、低本钱之路

轻量化、低本钱的机体材料是 eVTOL 实现量产必须克服的困难。其一,自动飞翔器对重量很是敏 感。复合材料质量轻盈,结构坚忍,是理想的航空材料,例如电动机等关键零部件采用金属制成。 进一步减轻飞翔器的新材料或新设想将帮助耽误航程,提升整体性能。其二,复合材料技术主如果 处理结构生产和结构保护的复杂性题目,这是一切飞翔器鄙人降本钱的门路上必必要克服的困难。

2020 年 4 月,日本 TORAY 提出持续纤维增强热塑性复合材料助推 eVTOL 范围生产。扩大碳纤 维复合材料生产范围的关键身分在于三个方面:自动化的快速生产、焊接/模块化的结构和可重构、 室温贮存;热塑性复合材料可以很好地处理这些题目,TORAY 以为操纵热塑性复合材料制造零件 可以比热固性复合材料本钱下降 30%到 50%。在生产制造的效力方面,热塑性复合材料的成型过 程仅仅发生加热变软和冷却变硬的物理变化,只需升温、加压成型、冷却即可完成制备进程,可采 用热压成型工艺,故成型周期短、生产效力高和本钱低。同年 7 月,Toray 公司公布将向 Lilium 供给高性能碳纤维复合材料,用于 eVTOL Lilium Jet 飞机。

机体构型:垂直起降牢固翼是未来趋向之一

垂直起降牢固翼能效更高、航程更远。电动垂直起降飞翔器虽然存在诸多优点,但缺少牢固翼的固 有升力,意味着能效不高,航程有限。改良设想,连系电动垂直起降飞翔器和牢固翼飞翔器的上风, 采用多旋翼和牢固翼复合的垂直起降牢固翼构型能进步无人机气动效力、航程战争安性。

军工专题之垂直起降牢固翼无人机行业深度研讨报告


垂直起降牢固翼市场高速增加,或借助 UAM 产业成长,细分赛道走出行业新龙头。依照机型分别, 垂直起降牢固翼机型增加潜力最大。按照 Frost & Sullivan 猜测,垂直起降牢固翼市场份额五年增 长 3 倍,2019 年 10.11%增加至 2024 年 30.61%。垂直起降牢固翼市场范围五年增加 10 倍,2019 年 12.31 亿元增加至 2024 年 124.26 亿元。同期,多旋翼市场范围仅增加 3.6 倍,2019 年 64.06 亿元增加至 2024 年 232.10 亿元,市场份额响应削减 17.65%。

风险提醒


新的无人机构型,商用市场成长不达预期:垂直起降牢固翼属于全新无人机构型,商用化进程刚 刚起步,市场成长能够不达预期。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资倡议。如需利用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来历:【未来智库官网】。

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