投资要点
eVTOL产业快速发展，eVTOL电机未来潜在空间巨大
2023年12月中央经济工作会议首次将“低空经济”列入战略性新兴产业，并且中央及各地方政府出台了一系列相应政策与之呼应。2024年12月25日，国家发改委牵头交通、民航、工信、公安等多部门，宣布低空经济司正式挂牌成立，这是我国低空经济发展的关键里程碑，对低空经济各领域发展意义深远。电动垂直起降飞行器（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。随着城市空中交通的兴起，eVTOL产业快速发展。eVTOL电机价值量占比高，且由于航空飞机对于安全性要求极高，为了保证故障率降低到要求范围内，飞机全生命周期内通常要多次更换电机，根据我们的测算，预计到2030年，中期维度看eVTOL电机前装市场规模为107.9亿元，后期维修替换市场规模为323.7亿元。
eVTOL电机功率密度要求高，产品研发验证周期长
eVTOL 运营环境更复杂，电机需要具有更好性能和更高安全性。与新能源汽车相比，eVTOL电机具有安全性、环境适应性、功率密度等要求。此外，电驱系统作为核心动力单元，供应商需要在产品早期开发阶段就开始配合主机厂进行设计和研发，并参与后续适航取证过程，开发和验证周期很长；同时电机供应商在航空行业经验、航空级别的实验室和试验检测设备、高功率密度电机技术基础等方面也需要长时间和大量投入，才有机会得到下游主机厂认可。
eVTOL电机功率密度革命加速，推动材料和工艺进步
eVTOL电机未来技术演进的核心在于提高功率密度。功率密度的提升意味着在相同体积和重量条件下，电机可输出更强劲动力，对航空领域意义重大。因飞机内部空间紧凑、起飞重量受限，高功率密度电机可提升飞行速度、爬升能力和续航里程等性能指标，助力电动飞机解决电池续航问题。实现这一目标需多方面创新：研发高性能磁性与导电材料，优化电机设计和制造工艺，借助先进仿真技术进行精细化设计，以及创新散热技术保障电机稳定运行。
投资建议
建议关注：1）卧龙电驱：国内电机龙头，积极推进eVTOL产品研发；2）英博尔：深耕新能源汽车动力系统领域，起步于与亿航智能合作；3）宗申动力：国内中小型动力领航者，民营航发创新型企业；4）云路股份：专注于先进磁性金属材料的设计、研发、生产和销售，正积极进行电机用非晶材料的技术研究。
风险提示
eVTOL技术进展和成本下降不及预期的风险、低空管制配套政策和能力不及预期的风险、适航认证进展不及预期的风险。
一、eVTOL产业快速发展，eVTOL电机未来潜在空间巨大
1．低空政策密集出台，eVTOL产业发展迅速
中央政策：顶层政策密集出台，低空经济写入2023年11月中央经济工作会议、2024年政府工作报告中。2023年11月中央经济工作会议中强调，“打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业”，将低空经济定义为战略性新兴产业。2024年两会，十四届全国人大二次会议作政府工作报告时指出，“积极培育新兴产业和未来产业”、“积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎”，低空经济被定义为新增长引擎。
2024年12月25日，国家发改委牵头交通、民航、工信、公安等多部门，宣布低空经济司正式挂牌成立，这是我国低空经济发展的关键里程碑，对低空经济各领域发展意义深远。通过强化顶层设计、推动政策落实、整合产业资源、解决实际问题、促进区域协调发展、推动国际合作等方面的努力，低空经济司将有效推动我国低空经济的高质量发展。展望未来，随着低空经济司的成立和各项政策的落地实施，我国低空经济将迎来更加广阔的发展前景。无人机物流、空中交通管理、低空旅游等领域的应用场景将不断拓展；产业链上下游将实现更加紧密的协同合作；行业秩序将更加规范有序；低空经济将成为推动我国经济发展的新增长引擎。
表1：国家层面低空经济相关政策梳理
资料来源：政府官网，源达信息证券研究所
地方政府响应中央号召，依托于自身禀赋开放发展低空经济。随着低空经济在全球范围内的兴起，越来越多的省份开始认识到这一新兴产业的巨大潜力，并将其作为推动地区经济发展的新引擎。在我国，低空经济的发展已经成为国家战略的一部分，各级地方政府纷纷响应中央政府的号召，积极探索和推动低空经济的本地化发展。
图1：地方政府高度重视低空经济产业发展
资料来源：前瞻产业研究院，源达信息证券研究所
eVTOL即电动垂直起降飞行器，是低空领域的新型飞行器，潜在市场潜力大。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。随着城市空中交通（Urban Air Mobility，UAM）的兴起，引起了eVTOL的研制热潮。
安全可靠
eVTOL用电池代替燃油箱、用电机代替发动机、用旋翼取代螺旋桨，采用分布式动力系统、自动避障、自主驾驶、敏捷机动以及冗余配置、应急恢复等技术，或配备整机降落伞，大幅提升了飞行安全性。同时，电气化的eVTOL简化了传统动力及传动复杂的机械结构，突破了传统构型的限制，运行过程更加可靠。
绿色环保
eVTOL绿色环保性能主要体现为采用新能源应用的DEP系统与降噪技术。eVTOL可以减少城市内的交通拥堵以及对化石燃料的依赖，符合碳中和、碳达峰的航空交通未来趋势。同时，eVTOL噪音小的优点将使其尽可能地飞到社区中心，延长eVTOL在城市内的运行时间。
提效省时
与汽车/火车相比，eVTOL出行效率更高，保时捷管理咨询测算路程在50-400km之间时eVTOL耗时将显著缩短。
图2：不同里程下，eVTOL与火车、汽车和飞机耗时对比
资料来源：保时捷管理咨询，源达信息证券研究所
根据保时捷管理咨询数据，以上海-苏州约80-90km的中短途出行为例，与汽车、高铁等相比，eVTOL高效便捷；与直升机相比，eVTOL具有明显的成本和环保优势。
图3：eVTOL在综合用时、碳排放、私密性、舒适性等方面具有较为明显的优势
资料来源：保时捷管理咨询，源达信息证券研究所
运营经济
与直升机相比，电动化使得eVTOL的整机、运维成本大幅降低，叠加更低的人工（自动驾驶）、场地成本，麦肯锡预测eVTOL规模化运营后成本将降至0.5-2.5美元/座/英里，约为直升机成本的1/5。
图4：eVTOL运营成本有望将至直升机的1/5
资料来源：麦肯锡咨询，源达信息证券研究所
2．eVTOL电机价值量占比高，未来潜在空间巨大
eVTOL的核心子系统主要包括机体、综合航电系统、飞控系统、能源系统、动力系统以及电气系统六大类。典型的eVTOL产品含有上百套设备，十多个子系统，设备间的机械、电气、通讯接口繁杂，对下游主机厂系统集成和整机研发提出了很高要求。核心子系统主要包括机体、综合航电系统、飞控系统、能源系统、动力系统以及电气系统六大类。从目前eVTOL供应链发展趋势判断，雷达与机载系统作为eVTOL的“大脑”和“眼睛”，因其技术壁垒和适航认证门槛较高，在未来相当长时间内仍需依赖传统航空航天供应商提供软硬件解决方案。
eVTOL动力系统及能源系统成本占比达50%左右。eVTOL是典型的技术密集型产品，技术系统包含动力系统、能源系统、飞控系统、航空电子、整机结构等。据Lilium，eVTOL动力系统、结构和内部件、航电与飞控、能源系统、装配成本占比分别为40%、25%、20%、10%、5%。
图5：eVTOL成本构成
资料来源：Lilium官网，源达信息证券研究所
预计到2030年，中期维度看eVTOL电机前装市场规模为107.9亿元，后期维修替换市场规模为323.7亿元。核心假设：1）参考Lilium 公司的成本结构，以及新能源汽车的电机的价值量占比约为10%，eVTOL的结构构成与新能源汽车相似度较高，但考虑到eVTOL 电机是新能源车数量的数倍，假设电机成本占比为20%；2）由于航空飞机对于安全性要求极高，为了保证故障率降低到要求范围内，飞机全生命周期内通常要更换3次电机。结合此前我们《低空经济专题之eVTOL研究：eVTOL商业进程提速，多元场景驱动开拓千亿市场》报告中的测算，预计到2030年，中期维度看eVTOL电机前装市场规模为107.9亿元，后期维修替换市场规模为323.7亿元。
表2：eVTOL电机中期市场空间（亿元）
资料来源：源达信息证券研究所
二、eVTOL构型多样动力方案各异，高功率密度电机驱动材料工艺革新
1．动力系统：eVTOL构型丰富，主流厂家方案各异
eVTOL的技术路线可分为多旋翼型、升力与巡航复合型、倾转旋翼/机翼型和倾转涵道型四大类。eVTOL的整体设计构型、机体气动性、轻量化设计等维度的差异导致了不同产品的最大航程、巡航速度、飞行高度、乘客数量与最大载荷等核心性能参数存在差别，进而带来不同eVTOL产品在运行模式、服务范围、应用场景等维度的差异。基于推进动力方式，目前在研的eVTOL项目可分为多旋翼型、升力与巡航复合型、倾转旋翼/机翼型和倾转涵道型四大类。其中后两类因飞行器可通过改变螺旋桨/机翼/涵道方向实现飞行器的起降和巡航，又称为矢量推进型。
图6：eVTOL主要构型分类
资料来源：保时捷管理咨询，源达信息证券研究所
复合翼和倾转旋翼构型为发展主线，寻求新构型技术突破。目前eVTOL尚处于研发阶段，并不存在占全面优势的技术构型。具体技术方案选择应考虑应用场景。具体技术方案选择应考虑应用场景。从性能上看：多旋翼型不适用于长航程、航时的任务，飞行速度较慢、阻力较大，通常载重也较小（一般在600kg左右，仅有1-2座）。而大载重、长航程任务，复合翼及倾转旋翼在速度、航程等方面具有明显优势（一般可以做到2000kg，容纳4-5座）。从设计难度上看：倾转涵道>倾转旋翼>复合翼>多旋翼。目前推出申请适航的案例较多使用倾转旋翼构型和复合翼构型，较容易实现商业化。
表3：eVTOL主要构型优缺点
资料来源：保时捷管理咨询，源达信息证券研究所
动力系统是eVTOL的核心动力单元，主流厂商方案各异。它们直接决定了飞机的能源利用率以及推进效能，而这二者又与旋翼的分布存在着紧密且复杂的关联。不同的飞行器构型以及各类产品机型之间，差异性较为显著。1）动力结构方面：有的机型采用集中式动力布局，有的则倾向于分布式动力架构。2）动力数量方面：有的飞行器配备多个电机以满足不同部位的动力需求，有的则根据自身任务和设计特点，确定相对较少的动力单元数量。3）分布方式方面：有的将电机均匀分布在机身周围，以实现平衡推进；有的则根据气动外形和飞行任务，采取非对称分布来优化飞行性能。4）性能参数方面：不同机型的电机功率、转速、扭矩等指标也各不相同，电控系统的控制精度、响应速度等更是差异明显。这些因素共同作用，使得每款飞行器在动力表现上呈现出各自独特的特点。
图7：部分eVTOL机型示意图
资料来源：各公司官网，源达信息证券研究所
表4：部分eVTOL机型的动力系统情况梳理
资料来源：各公司官网，源达信息证券研究所
2．核心壁垒：eVTOL电机功率密度要求高，产品研发验证周期长
eVTOL 电机主要分为无刷电机和永磁同步电机两类。无刷直流电机因结构简单、成本较低，常用于无人机；而永磁同步电机凭借高效率、低噪音等优势，更契合 eVTOL 的运用场景。无刷直流电机省去电刷和换向器，效率高、维护成本低且寿命长，但功率相对较小，更适合无人机。永磁同步电机与之结构相近，但借助编码器测定转子位置并采用正弦波驱动电流，具备更高、更平稳的扭矩、更高的效率以及更低的噪音，其全扭矩保持能力可充分满足 eVTOL 各飞行阶段的动力需求。正因如此，永磁同步电机在 eVTOL 领域更为常见，像 Joby S4、Archer Midnight 等机型都采用了这种电机。
eVTOL 运营环境更复杂，电机需要具有更好性能和更高安全性。与新能源汽车相比，eVTOL电机具有安全性、环境适应性、功率密度等要求：1）安全性：紧急情况下冗余50%功率输出，第一指标。2）环境适应性：可以适应海拔8000-12000m，极冷极热-90℃~70℃。 3）功率密度要求高：电机重量是电动飞机的设计要求的重要指标。 4）螺旋桨驱动电机轴承需承受多方向突加载荷。
表5：电动汽车电机主要指标
资料来源：《电动航空用高性能动力系统的研发及应用》，源达信息证券研究所
表6：电动飞机电机主要指标
资料来源：《电动航空用高性能动力系统的研发及应用》，源达信息证券研究所
电驱系统作为核心动力单元，验证周期长。电驱系统作为核心动力单元，供应商需要在产品早期开发阶段就开始配合主机厂进行设计和研发，并参与后续适航取证过程，开发和验证周期很长；同时电机供应商在航空行业经验、航空级别的实验室和试验检测设备、高功率密度电机技术基础等方面也需要长时间和大量投入，才有机会得到下游主机厂认可。
型号合格证、生产许可证、适航证为民用航空器适航所需的“三大通行证”。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》规定，民用航空器的适航管理由中国民航局负责，需要对航空器的设计、生产、使用和维修，实施以确保飞行安全为目的的技术鉴定和监督。民用航空器适航需要取得3项合格证，分别是：
型号合格证（TC）：任何单位或者个人设计民用航空器，应当持航空工业部对该设计项目的审核批准文件，向民航局申请型号合格证。简言之：证明设计是安全可靠的。
生产许可证（PC）：任何单位或者个人生产民用航空器，应当具有必要的生产能力，并应当在获得型号合格证后，经航空工业部同意后，向民航局申请生产许可证。简言之：工厂生产的质量体系完善，生产出来的都能满足要求。
适航证（AC）：按照规定生产的民用航空器，须经民航局逐一审查合格后，颁发单机适航证。简言之：飞机有合格证，自带身份证明。
目前亿航智能是全球首个同时取得型号合格证（TC）、生产合格证（PC）、适航证（AC）的公司，以亿航智能为例，其 EH-216 最早于2018年2月公开载人首飞，2020年12月向中国民航局递交型号合格证申请，直到2023 年10月，历时近3年时间才取得型号合格证。
3．技术趋势：eVTOL电机功率密度革命加速，推动材料和工艺进步
eVTOL电机未来技术演进的核心在于提高功率密度。功率密度的提升意味着在相同体积和重量条件下，电机可输出更强劲动力，对航空领域意义重大。因飞机内部空间紧凑、起飞重量受限，高功率密度电机可提升飞行速度、爬升能力和续航里程等性能指标，助力电动飞机解决电池续航问题。实现这一目标需多方面创新：研发高性能磁性与导电材料，优化电机设计和制造工艺，借助先进仿真技术进行精细化设计，以及创新散热技术保障电机稳定运行。
碳纳米管导线
电工材料是高功率密度高效电机的基础，碳纳米管导线有助于提高电机导电性能。目前所有的航空电机的绕组都是铜导线，铜的导电性好，然而密度大且电导率随温度上升而下降。高温超导线材导电性能远远超过铜导线，然而需要非常复杂的冷却和保温装置。常温下的碳纳米管导体相比铜导体密度小，具有更好的导电率，并且电导率随温度上升不会下降。然而将单个碳纳米管导体连接为碳纳米管导线的工艺复杂，并且形成的碳纳米管导线电阻率大。随着碳纳米管合成技术和制备工艺的突破，预计在未来15-30年间，碳纳米管导线将会大量应用到航空电机技术领域，提高电机系统功率密度。
纳米复合永磁材料
高性能永磁电机离不开永磁材料的突破，高的磁能积能够有效提高永磁电机功率密度。不同永磁材料在不同的工作温度下磁能积不同，当前钕铁硼永磁材料和钐钴永磁材料均具有高的磁能积，钐钴最高运行温度更高，但是以磁能积下降为代价。高磁能积钕铁硼材料的突破仍在继续。美国能源部正在研究少稀土高磁能积的永磁材料，未来纳米复合永磁材料将会提供更高的磁能积。
图10：当前及未来永磁材料的磁能积与工作温度
资料来源：《飞机电气化背景下的先进航空电机系统》，源达信息证券研究所
高效散热
航空电机必须要有一个高效的冷却系统，能保证它的工作安全性、可靠性和高功率密度。航空电机电磁负荷大，单位体积损耗显著导致电机温升升高。电机温升过高会影响到发电设备的安全性，严重时会使绝缘材料加速老化，大幅度缩短电机的使用寿命，甚至导致电机着火烧毁。航空电机冷却技术中利用的冷却介质主要有水冷、风冷及油冷。其中以空气为冷却介质的冷却方式有自然冷却和吹风冷却，以滑油为冷却介质的冷却方式有循油冷却和喷油冷却。
表7：电机主要冷却方式特点
资料来源：技术邻，源达信息证券研究所
集成化
在飞机电气化背景下，航空电机系统逐步往综合化、集成化方向发展。集成特征主要包括：1）功能集成与复用；2） 部件级集成：航空电机系统的电机与功率变换器以及控制器的集成； 3）系统级集成：航空电机系统与发动机系统、液压能源系统的集成。
表8：电机集成方式特点
资料来源：技术邻，源达信息证券研究所
三、投资建议
建议关注：1）卧龙电驱：国内电机龙头，积极推进eVTOL产品研发；2）英博尔：深耕新能源汽车动力系统领域，起步于与亿航智能合作；3）宗申动力：国内中小型动力领航者，民营航发创新型企业；4）云路股份：专注于先进磁性金属材料的设计、研发、生产和销售，正积极进行电机用非晶材料的技术研究。
表9：相关公司万得一致盈利预测
资料来源：Wind，源达信息证券研究所
注：宗申动力和云路股份已披露2024年业绩
四、风险提示
eVTOL技术进展和成本下降不及预期的风险。eVTOL作为新兴技术，目前构型设计还有较多方案，仍在探索过程中，动力、能源、航电、飞控等技术发展进展有可能不及预期，成本下降和规模放量之间的负反馈效应可能循环叠加，最终导致产业化进展不及预期。
低空管制配套政策和能力不及预期的风险。低空立体交通在全球范围内都处于发展早期，还没有成熟的案例可供参考，航空管制规划能力和相关政策出台可能不及预期，从而限制eVTOL实现大规模商业化。
适航认证进展不及预期的风险。适航认证过程较长、程序较多，且相关机构储备的人力有限，若eVTOL行业发展加速，适航认证需求激增，面对复杂的技术构型，适航认证进展可能会放缓，从而导致产业化落地放缓。
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