【中邮证券】低空经济专题之一：eVTOL兼具时间效率优势和成本优势，UAM市场前景广阔.pdf

2024-04-17

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1 UAM 引起 eVTOL 研制热潮，多款飞行器即将定型量产

1.1 UAM 引起 eVTOL 研制热潮，即将从概念走向现实

2016 年，Uber 公司发布城市空中交通白皮书，提出未来城市空中交通（Urban Air Mobility，UAM）的概念；2018 年，美国航空航天局在《城市空中交通空域整合概念和考虑因素》中定义“城市空中交通”是“城市内适用于载人飞行器和无人飞行器系统的安全高效交通运作方式”。安全、便捷、智能、环保（包括低噪音）、多样性和个性化服务是人们对 UAM 预期的主要特征。2023 年，欧洲航空安全局 EASA 发布《城市空中交通调查评估报告》，预计空中出租车将于 2024 年和 2025 年在全球少数几个城市上空出现，UAM 即将从概念走向现实。

2020 年，亿航智能发布的《城市空中交通系统白皮书》指出，城市空中交通更接近于公交系统，而非出租车系统，因为所有飞行器均需在城市空中交通系统平台登记注册，并统一监控，因而飞行器会遵循指挥调度平台设定的准确点对点航线进行飞行。每个起降平台是覆盖特定地区城市空中交通网络的一个单元，采用直线路径与其他站点相连。路线更密的大型站点构成城市空中交通网络的节点或者枢纽。为满足新出现的需求，随着新起降平台和新路线加入，网络规模逐渐扩大。城市空中交通系统的功能包括城市内的客运和货运。城市空中交通运营商可以同时安全有序地控制众多飞行器，按照预先规划的航线，在站点之间往复运行。城市空中交通系统组成主要包括：飞行器（如自动驾驶飞行器、电动垂直起降飞行器）、指挥调度平台、导航与定位系统、站点（包括停机坪、充电站等基础设施）以及交互软件。

电动垂直起降飞行器（Electric Vertical Takeoff and Landing，eVTOL）区别于常规飞机的主要技术特点包括可以实现垂直起降、采用分布式电力推进以及运用全电/混合动力技术。得益于电动机、电池和自动化技术的发展，与常规直升机相比，eVTOL 更加低碳环保、噪声更低、自动化等级更高，并由此产生了运行成本低、安全性和可靠性高的优势。因此，eVTOL 被看作是最具发展前景的、可支撑起城市空中交通运输这个大众市场的有效运载工具。

在诸多 eVTOL 航空器研制厂商中，既有波音、空客等传统民用航空器制造商，又有 Joby、Volocopter 等初创科技企业。根据美国垂直飞行协会 2023 年 7 月的统计，全球 eVTOL 航空器型号已经达到 853 个。

1.2 国内多款飞行器即将定型量产

eVTOL 飞行器按是否有人驾驶可以分为两类。国内采用无人驾驶路线的主机厂包括亿航智能、峰飞航空、御风未来、山河智能等；采用有人驾驶路线的主机厂包括沃飞长空、峰飞航空、沃兰特、时的科技、小鹏汇天、亿维特等。

亿航智能 EH216-S 已取得 TC、PC，峰飞 V2000CG 已取得 TC，多家主机厂 eVTOL 型号申报适航认证。2023 年 10 月 13 日，亿航智能 EH216-S 无人驾驶载人航空器获得中国民航局颁发的型号合格证（Type Certificate，TC），同年 12 月 21 日，获颁标准适航证（Airworthiness Certificate，AC），并交付第一批客户。 2024 年 4 月 7 日，EH216-S 获颁生产许可证（Production Certificate，PC），标志着 EH216-S 迈入规模化生产阶段，为商业化运营提供了重要保障。2024 年 3 月 22 日，峰飞航空 V2000CG 无人驾驶航空器系统获得中国民航局颁发的型号合格证，标志着 V2000CG 成为全球首个通过型号合格认证的吨级以上 eVTOL。

2 eVTOL 时间效率优势显著，有望缓解大城市极端通勤

德勤在报告《先进空中交通：颠覆交通的未来》中指出，未来空中交通可以与现有交通网络和基础设施紧密集成，实现“第一英里”和“最后一英里”的连接，提高交通网络效率。德勤给出了一个通勤时间对比示例，对于一段全程 27 英里（约 43.5 公里）的通勤，地面交通需要 74 分钟，而 eVTOL 由于具有比地面交通快 5 倍的巡航速度，仅需 10 分钟巡航即可飞行 25 英里，考虑到“第一英里” 和“最后一英里”需要借助地面交通，各估算 5 分钟的时间，以及登机和下机分别 7 分钟和 2 分钟的估算时间，总耗时 29 分钟。在此示例中，借助城市空中交通，相对地面交通可以节省 45 分钟的时间。

2.1 eVTOL 具有快速进入巡航状态的性能

eVTOL 的一个标准任务段包含垂直爬升、悬停、爬升、巡航、进近、悬停和垂直降落等阶段。

2023 年 3 月 2 日，峰飞航空宣布其 eVTOL 飞行器-盛世龙 4 号机在单次充电状态下顺利完成 250.3 公里飞行，刷新了全球 2 吨级 eVTOL 飞行器航程纪录。此次飞行测试于 2 月 23 日在峰飞济宁测试基地完成，通过视频和第三方设备进行了真实完整的飞行过程记录。长距离飞行视频展示了垂直起飞、正向转换、固定翼巡航、反向转换及垂直降落的完整飞行阶段，单次飞行航程 250 公里。我们梳理概述峰飞航空 eVTOL 飞行器-盛世龙 4 号机 250 公里飞行过程如下： 1）起飞阶段：垂向速度从 0 加速到 6.4m/s 之后稳定向上攀升，海拔高度从起点的 47 米升高到约 107 米，之后降低垂向速度并继续攀升至海拔 125 米，总攀升高度 78 米，耗时 28 秒。随后，飞行器开始调整偏航角，从 110°调整至约 229°，耗时 12 秒。起飞阶段总耗时仅 40 秒，航程 0.08 公里。 2）正向转换：对地速度持续提升，由约 0m/s 加速至约 44m/s（约合 158km/h），完成正向转换后升力螺旋桨关闭，由固定翼提供升力，耗时仅 20 秒。累计航程 0.5 公里。 3）巡航阶段：飞机进入巡航阶段，飞行速度约 44m/s（约合 158km/h），累计飞行约 1 小时 35 分钟。累计航程 249.4 公里。 4）逆向转换：降速，启动升力螺旋桨，用时 46 秒。累计航程 250.2 公里。 5）着陆阶段：飞行器海拔高度由约 127 米降低至约 45 米，完成着陆过程，耗时 50 秒。

从峰飞航空盛世龙 4 号机的飞行过程可以看到，eVTOL 飞行器具有快速起降、快速进行状态转换的性能，试飞过程中，飞行器起降及正向/逆向转换合计用时约 2 分钟 30 秒。同时，飞行器具有快速巡航性能，满电航程 250 公里飞行过程中，巡航速度约 158km/h。

2.2 城市交通中，eVTOL 更快的巡航速度带来时间效率优势

目前，大部分 eVTOL 设计巡航速度在 200 公里/小时左右，速度远快于地面交通约 40 公里/小时的运行速度。结合 eVTOL 飞行器具有快速起降、快速完成飞行状态转换的能力，将有效提升城市交通效率。我们假设 eVTOL 商运巡航速度 200 公里/小时，地面交通运行速度 40 公里/小时，在不考虑城市通勤中航线距离短于地面路线距离，飞行器起降/转换耗时以及交通等候时间等因素，简化对比 eVTOL 飞行器和地面交通的运行效率。对比中，考虑到 eVTOL 飞行器交通的 “第一公里”和“最后一公里”依靠地面交通网络来完成。以地面（航线）距离 42 公里为例，eVTOL 巡航飞行时间仅需 12 分钟，地面交通若速度为 40 公里/小时，需要 63 分钟，eVTOL 相对地面交通节省 65%的通勤时间（41 分钟）。若考虑到飞行航线可以贴近起降点最短距离，而地面交通路线不可避免受地面建筑物等影响，eVTOL 相对地面交通的时间效率更为显著。

沃兰特与南航通航共同发布的《客运 eVTOL 应用与市场》中，给出了 eVTOL 典型运营场景示例，即“上海临港-虹桥交通枢纽”航线。航线起降两点地面距离 86 公里，空中直线距离 66 公里，考虑航线设计约束，保守估计航线距离 75 公里。测算 eVTOL 飞行时间约 20 分钟，出租车/专车需要 90-120 分钟，而地铁则需要 150 分钟。eVTOL 时间效率优势非常突出，相当于出租车的 4.7 倍，地铁的 7.1 倍。

2.3 城际交通中，eVTOL 贴近直线的航线优势显著

在城际交通中，eVTOL 同样具有广阔的市场前景，主要体现在其贴近直线的航线优势。在城际交通中，高铁运行速度约 300 公里/小时，eVTOL 的时间效率主要体现在其贴近直线的航线优势。2022 年，新华社报道我国已有京沪高铁、京津高铁、京张高铁、成渝高铁、京广高铁京武段率先建成安全标准示范线，并成功实现常态化按时速 350 公里高标运营。峰飞航空 eVTOL 盛世龙在深圳-珠海跨城跨湾航线的演示飞行充分体现了飞行器航线贴近直线带来的时间效率优势。2024 年 2 月 27 日，峰飞航空 eVTOL 盛世龙执飞“eVTOL 跨城跨湾航线首次演示飞行”，模拟从深圳蛇口邮轮母港前往珠海九洲港码头的出行场景。模拟飞行中，盛世龙从深圳蛇口邮轮母港起降平台垂直起飞，上升到 100 米高度，飞行模式转换为固定翼飞行，按照既定航线向珠海方向高速飞行，到达珠海九洲港后平稳着陆，用时约 20 分钟。

模拟飞行航线单程用时约 20 分钟，与之相比，地面交通需要 2.5 至 3 小时。深圳到珠海直线距离约 58 公里，地面交通行驶里程较长，用时超 2 小时。目前，深圳北-珠海 G6336 高铁车次行驶里程 218 公里，用时 1 小时 56 分钟；出租车/ 专车从深圳-珠海行驶里程约 150 公里，用时超 2 小时。eVTOL 基于其航线可以贴近两地直线距离飞行，用时仅 20 分钟，时间效率优势显著。同时，由于 eVTOL 单机运载能力 5 人左右，远小于高铁、地铁、公交等公共交通单趟运载能力，eVTOL 航线及起降时间点安排灵活度更大，可以更好满足出行时间、地点多样化需求。

2.4 极端通勤亟需改善，eVTOL 前景广阔

2023 年 8 月，中国城市规划设计研究院发布了《2023 年度中国主要城市通勤监测报告》。《通勤监测报告》显示，2022 年，单程 5 公里以内的“幸福通勤” 人口比重 50%，连续 3 年持续降低。我国有超过 1400 万人承受极端通勤。2022 年，中国主要城市 60 分钟以上极端通勤人口比重 12%，同比持平，超过 1400 万人承受极端通勤。其中，超大城市极端通勤人口比重达到 17%，特大城市 11%。北京 60 分钟以上通勤人口比重 28%，同比降低 2 个百分点；武汉、济南、南宁、厦门、合肥、乌鲁木齐、温州等 7 个城市 60 分钟以上极端通勤人口比重同比增加 1 个百分点，其中，合肥、南宁、乌鲁木齐极端通勤人口比重连续 3 年增加。从单程通勤时耗看，45 个中国主要城市单程平均通勤时耗 36 分钟，其中，超大城市平均 40 分钟，特大城市平均 36 分钟。

在 UAM 场景中，eVTOL 具有非常显著的时间效率优势，可将地面 60 分钟的通勤时间降低至 20 分钟左右。此外，eVTOL 单机运载力小，可以更为灵活地设置航线，更好地满足出行多样化需求，前景广阔。

3 eVTOL 经济成本与地面交通工具可比

eVTOL 用于 UAM 应用场景，其运营成本主要包括能源、机组人员、维护、电池、机场、资本成本等。由于 eVTOL 飞行器种类多样，是否有驾驶员、飞行器负载量、飞行器成本、以及平均日运营时间、客座率等的估计不同都会影响 eVTOL 的运营成本测算。 1)Joby 公司：Joby 给出 eVTOL 运营的必要成本为 0.86 美元/座位/英里（约合人民币 3.87 元/座位/公里），包括维护费 19 美分，起降点支持费用 11 美分，电池和充电费用 13 美分，飞行员工资 22 美分，飞机和保险费 9 美分，其他费用 12 美分。2)Lilium 公司：2021 年 Lilium 公司基于平均每日使用时间 10 小时给出 eVTOL 每座英里的运营成本预估为 1.75 美元（约合人民币 7.87 元/座位/公里）。 3)亿航智能：亿航智能基于其财务模型给出其 eVTOL 飞行器单元运营成本约为人民币 10-12 元/座位/公里。

4）沃兰特：根据沃兰特与南航通航共同发布的《客运 eVTOL 应用与市场》中“上海临港-虹桥交通枢纽”航线示例，航线距离 75 公里，eVTOL 直接运行成本 1080 元，即单元运行成本约为人民币 3.6 元/座位/公里。根据麦肯锡对于 eVTOL 用于 UAM 的成本测算，若 eVTOL 大规模采用，每可用座英里的运营成本可降低至 0.5-2.5 美元每座英里（约合人民币 2.2-11.2 元/座位/公里），远低于直升机 6-8 美元每座英里的运营成本。麦肯锡给出的运营成本范围基本涵盖了 Joby、Lilium、亿航智能、沃兰特四家 eVTOL 厂商测算或示例的 eVTOL 运营成本，具有较好的参考价值。

在 eVTOL 的预计票价上，Joby 估计每座位英里约为 3 美元（约合人民币 13.5 元/座位/公里），运营商约 1.3 年收回成本；Lilium 建议为 2.25 美元（约合人民币 10.1 元/座位/公里）；Eve 建议为 3.88 美元（约合人民币 17.5 元/座位/公里）。亿航智能基于其假设 2.5 美元/座位/公里（约合人民币 18.1 元/座位/公里）的票价，测算运营商能在 2 年内收回成本。沃兰特的示例中，每座售价 297 元，航线距离 75 公里，则单元售价为人民币 4.0 元/座位/公里。以 Joby 估计的 eVTOL 每座位英里约为 3 美元的票价（约合人民币 13.5 元/ 座位/公里）为例，相比美国纽约出租车费 2.5 美元基本费加 1.56 美元/公里（约合人民币 18.1 元基础费加 11.3 元/公里）略高。随着电池技术的改进提升、规模经济将有效降低成本。eVTOL 显著的时间效率优势和与地面交通可比的预期票价有望迎来广阔的市场空间。根据摩根士丹利 2021 年发布的《eVTOL/Urban Air Mobility TAM Update》，预计到 2050 年，UAM 潜在市场规模将达 9 万亿美元，其中，中国潜在市场规模将达 2.1 万亿美元。

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