国联证券低空经济系列报告：从关键核心技术看 eVTOL 投资机遇–动力能源篇

系列文章两点说明：

1. 只看逻辑、不谈估值。本系列文章主要从各大券商研报中取其精华，一起了解题材的主要逻辑。
2. 随机选择研报，主题不确定。如果大家有感兴趣的行业或题材，请留言。

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一、政策技术双驱动，低空经济按下加速键

政策频出，低空经济按下加速键。

2021 年，我国首次提出“低空经济概念”，2023年年底至今，中央及地方政府频发“低空经济”政策，并将其定义成为战略性新兴产业。

新能源为未来航空技术重要方向。2024 年 3 月 27 日，工业和信息化部、科学技术部、财政部、中国民用航空局印发了《通用航空装备创新应用实施方案（2024-2030 年）》，在该方案中，细化且明确了我国通用航空未来 7 年的发展目标、实施路径、关键技术、应用场景等细节。

分布式电推进的重大创新，eVTOL 为分布式电推进技术的典型代表。

• 电推进系统具备更高效率。目前涡轮风扇发动机对燃料的利用效率仅约 40%，而电推进系统对电能的利用率能够超过 70%，同时电推进系统具备噪音低，排放环保等优势。随着电机、电控、电池等技术的迅速发展，飞行器电推进技术已经具备技术基础。

• 分布式电推进设计更加灵活。是系统的能量控制更为灵活、容错性能更好，能够有效提高动力装置性能，改善燃油消耗率。同时由于电推进的尺寸无关特性，推进系统可根据飞机的用途灵活安置，设计空间变得更为自由。

二、动力及能源为 eVTOL 主要技术迭代方向

1、eVTOL 产业化进程加速

随着电机电控技术、电池技术及航空复合材料等技术的进步，电动垂直起降飞行器（electric VerticalTake-Off and Landing，eVTOL）产业化进程加速。其优点在于采用电驱动技术，推力布置更加灵活，并且可以垂直起降，对于场地要求不高，故其可以主要用于城市短距离空中旅客与货物运输，可有效缓解交通堵塞，减少交通时间，降低大气污染。

目前全球新兴的 eVTOL 研制与开发种类繁多、形态各异，技术仍处于高速迭代阶段。就目前来说，动力及能源形式仍是 eVTOL 主要技术迭代方向。

2、eVTOL 动力存在多种构型设计

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。

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。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。

3、各有优劣，多技术路线并进

多技术路线并进。目前而言，各国推出的 eVTOL 存在多种技术路线，不同技术路线的 eVTOL 都具各自的特点、优势劣势，长远来看，多技术路线融合或为可能，或根据使用场景不同及成本要求不同选择适合的技术及产品。

• 多旋翼型 eVTOL 可靠性高于直升机，是大多数初创公司的选择，但有效载荷和航程都相对有限，所面对的应用场景也相对固定，在噪声控制、地面损伤控制等方面存在劣势。

• 复合翼型受传统航空企业的偏爱，由于配置了专用的水平推进螺旋桨，而不是垂直阶段和水平阶段共用一套螺旋桨，可以有效地提升巡航效率、航程和安全性。

• 倾转构型 eVTOL 结构相对复杂，因此技术难度也更大，但在航程、巡航速度和载重比方面优势明显，具有较好的有效载荷、最大起飞重量和运营经济性，使其在未来商业场景中为用户节约更多出行时间。

• 倾转涵道风扇+完全矢量控制型，在动力可靠性、噪声控制、气动效率上有可能获得更优的平衡，涵道风扇在悬停模式下效率稍高，但在巡航模式下会产生更多阻力。

4、eVTOL 核心优势是经济性，航程有待突破

eVTOL的能耗成本和运维成本均远低于燃油直升机和燃油固定翼飞机，且 eVTOL 的飞行速度、航程方面相比于燃油直升机均具有较大的优势。eVTOL 也具备很好的商业化经济性，未来潜力大。

受制于电池能量密度，eVTOL的航程和商载劣势明显。故为了突破航程的限制，能源动力为下一代 eVTOL 的主要技术改进方向。

5、能源动力或为主要技术变革方向

新能源化是交通运输业的重大创新方向。电推进系统与内燃机推进系统相比，电网的能源成本只有航空燃料成本的 30％，而且电推进系统的效率是内燃机的 2-4 倍。动力能源维度，eVTOL 可分为全电动、混合动力两大类，其优缺点如下：

5、电机及电池技术有待进一步突破

汽车领域的电动化技术已经非常成熟，但由于场景的不同飞行器对于电动推进技术有更高的要求，故对于电机和电池也有更高的要求。目前受制于电池技术发展水平的限制，纯电动电力推进飞行器目前仅限于小型飞行器上。

电动垂直起降飞行器对锂离子电池的性能提出了更高的要求，当前电池单体电芯的能量密度勉强能满足小型全电飞行器短程飞行需要。固态电池具有比能量高、安全性好等优点，能更好适配 eVTOL 的需求。然而当前固态电池还存在固体电解质的导电能力低、电极界面离子传输能力低、固体电解质裂纹导致的锂枝晶短路、金属锂负极的安全性等问题。

航空用电机涉及多个关键技术。航空用电机最大的特征是质量敏感性，高功率密度是航空电机和电控的基本要求，这方面的关键技术包括：高功率密度电机与控制器技术；结构紧凑电机技术；高可靠性电机与电控技术;电机与电控的热管理技术等。

三、投资建议：关注动力能源主线核心零部件

eVTOL 目前正处于产业化加速期，其关键技术在于动力和能源，并且处在技术快速迭代期，建议重点关注航空电机、航空发动机、航空级电池等核心环节及热管理等核心零部件。

研报来源：国联证券《低空经济系列报告：从关键核心技术看 eVTOL 投资机遇–动力能源篇》，分析师：高登、黄澄宝，2024年4月

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