低空经济产业怎么链?这份白皮书话你知

作者 邱永宽 2024-12-21 10:46

低空经济是指通过应用先进技术,以低空飞行活动为核心,并带动飞行器制造、基础设施、运营服务等多领域发展的综合性经济形态。而产业链分析是理解低空经济这一综合经济形态发展的关键。

低空经济产业链有哪些核心环节?哪些环节更具价值和发展潜力?如何更好发展低空产业?幸福招商最新发布的《低空经济产业发展白皮书》或许已经给出了答案。

低空经济产业链长价值高,中游是核心

从产业链图谱来看,低空经济涵盖了第一、第二和第三产业,形成一个复杂且多元化的体系,主要包括上游的原材料与零部件供应、中游的飞行器设计与制造,以及下游的应用和服务。其中,中游关键系统和整机制造价值占比最高。

低空经济产业链(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空经济产业链(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

具体而言,产业链的上游部分主要包括原材料的供应和关键零部件的生产,在整个产业链中占据了大约20%的价值比重。原材料、零部件的产能和性能直接影响到后续生产环节的效率和最终产品的性能。

产业链的中游是其核心环节,主要集中在核心子系统和整机的制造上,这部分创造了产业链中大约50%的价值。整机制造不仅需要高度的技术水平,还涉及了大量的工程管理和质量控制工作,是实现低空经济价值转化的关键步骤。

对低空飞行器的价值进行进一步拆解,一架完整的eVTOL通常由能源系统(价值占比20%)、动力系统(20%)、飞控(20%)、航电(15%)、机身(15%)、电气(10%)构成。

产业链的下游则涵盖了基础设施、各种应用场景的开发以及其他相关服务的提供,如运营维护、运行保障、配套服务等,占据了产业链中大约30%的价值比重。下游环节对于提升整个产业链的服务能力和市场拓展至关重要。

低空经济产业链各环节占比&中游子系统价值拆解(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空经济产业链各环节占比&中游子系统价值拆解(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空经济各产业链环节拆解

低空经济上游环节是新能源汽车和消费电子产业的延伸,从供应链角度看,以eVTOL为代表的低空飞行器的原材料、零部件和元器件有70%-80%与现有的新能源汽车和消费电子产业基本重合;另外20%是传统航空器用到的高可靠性、昂贵的零部件。

上游环节包含关键原材料、零部件和元器件、设计和实验三个模块。

其中,关键原材料包括复合材料、铝合金等多种高性能材料,碳纤维复合材料是应用最为广泛且重要的核心原材料之一。 

零部件和元器件包括螺旋桨、芯片、起落架、结构件等,是组成低空飞行器的核心要素,对于飞行器的稳定性、操控精度及安全性具有决定性影响。

低空经济上游产业链(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空经济上游产业链(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

设计仿真软件和各类试验设施是重要的创新平台,仿真类软件能帮助工程师在风险较低和成本较低的情况下评估和改进飞行器的设计,提高设计效率和可靠性。但是由于模型精度和实验条件的局限性,各类试验检测仍然是不可或缺的。

在产业链中游环节,低空飞行器按照构型、动力形式、驾驶方式、用途有多种分类方式,从产业的角度来看,可以将低空飞行器分成通用飞机、无人机和eVTOL,分别代表着传统通航产业、日渐成熟的无人机产业和新兴的eVTOL产业。

低空飞行器分类(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空飞行器分类(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

具体而言,直升机在大载重、长航时、悬停能力、高海拔和恶劣天气适应能力上相比于eVTOL和无人机有着绝对的优势,使得直升机在军事运输、重型设备吊装、森林消防、海上救援等关键任务场景中具有不可替代的作用。

因此,幸福招商认为,轻型双发及以下的直升机在不远的将来市场空间可能会被eVTOL和无人机侵蚀,但是中型及以上的直升机在非常长的时间内难以被取代,未来仍然拥有巨大的市场空间。

直升机优势及应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

直升机优势及应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

工业级无人机在低空经济中扮演重要角色。按照用途,可以将无人机分为军用级和民用级,而民用级又可以进一步分为消费级和工业级。随着无人机技术的不断成熟及其应用场景的拓展,2020年以来,工业级无人机比重逐渐超过消费级无人机,成长为民用无人机的新主体。

当前,工业级无人机依旧以多旋翼无人机为主,但是垂直起降固定翼无人机凭借长航时、长航程、高航速的特点,在部分应用场景优势显著,市场份额有望稳步上升。

无人机分类及应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

无人机分类及应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

而eVTOL则更多应用于城市空中交通出行。中国新能源汽车的发展历经20余年,前期政策驱动增长,后期市场带动爆发。eVTOL有望复刻新能源车行业发展路径。当前,eVTOL行业在政策、技术、供给、需求等方面的情况与2010-2015年新能源车发展初期阶段近似,eVTOL行业整体处于萌芽阶段,预期后续会有更多政策出台支持低空经济发展,打开eVTOL市场空间,驱动eVTOL商业化进程加速。

eVTOL分类及优势(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

eVTOL分类及优势(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

在产业链中游环节,能源和动力系统是最为重要的核心子系统。动力电池是目前无人机和eVTOL最主流的能源形式,其中eVTOL使用的航空动力电池对于安全性,能量密度、功率密度、循环寿命等各方面性能要求相较新能源汽车更高。

传统直升机主要采用航空发动机作为动力。无人机和eVTOL则通常采用分布式电推进(DEP)系统——由多套分布于航空器机翼或者机身上的电机、电控、电机冷却系统和螺旋桨组成,可大幅改善飞机空气动力特性,减小机翼面积,从而降低飞机结构重量,降低运行时的噪音。

航空级电机的一大特点是“低速高扭”,在功率密度、扭矩密度和可靠性方面要求均远高于汽车电机。同时适航认证的要求也使得航空级电机的门槛更高。

此外,航电系统是飞机上所有电子设备的总和,常被形象地称之为飞机的中枢神经系统。飞行控制系统是航电系统中最关键的子系统。简化飞行操纵(SVO)是飞控系统的重要发展方向,而自主飞行飞控系统代表的自主化和智能化通往低空经济的最终形态。

航电系统(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

航电系统(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

任务载荷(也称“机载设备”)是低空飞行器在执行特定任务时所携带的设备和装置,可以根据任务需求灵活配置和更换任务载荷,从而实现了不同场景下的应用。任务载荷主要可以分为传感器类(光学和非光学传感器)、通信类和功能操作类。

任务载荷(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

任务载荷(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

在产业链下游环节,据中国航空学会统计,低空飞行服务场景覆盖了国民经济行业分类所有20个门类中的16个,细分领域多达近百个。依据功能性、目的性和服务对象的不同,我们将低空场景划分为四个大类,分别涵盖生产作业、公共服务、物流运输和出行文旅四大领域。

低空应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

其中,无人机巡检、无人机物流、直升机救援和城市空中交通是当下最典型的应用场景。

低空典型应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空典型应用场景(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

在空中游览和载人运输两个场景中,eVTOL和传统轻型直升机相比,有巨大的成本优势,同时安全性和噪音控制方面均有显著优势,能在城市空中交通应用场景中大显身手。

除了应用场景外,基础设施也是低空经济下游产业链不可或缺的部分。低空基建包括硬基建和软基建两个部分。硬基建包括各类起降支持设施、信息硬件设施和无人机反制系统,而软基建则包括各级管控系统和飞行服务系统。

低空经济基础设施(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

低空经济基础设施(来源:幸福招商《低空经济产业发展白皮书》)

有了基础设施,还需配套保障,低空运营的配套保障涵盖多个方面,包括低空规划、维修MRO、人员培训和飞行器租赁等,以确保低空飞行活动的安全性、效率和可持续性。

低空经济产业发展有赖于装备制造夯实技术底座,基础设施撑起运行骨架,应用场景点燃商业引擎。只有三者协同推进,才能推动低空经济的高质量发展。

撰文:邱永宽 庄元勋 李育莲

智库支持:幸福招商行业研究院

编辑 王婷

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