产业深度03期：低空经济系列（三）：全球适航认证的路线差异和三个共识

产业深度 2024.07.2203期 低空经济系列（三）：全球适航认证的路线差异和三个共识 摘要: 全球低空业的产业化早于适航体系的制度化。从航空业发展历史看，产业的先行发展带动了适航标准体系的后续建设和完善。全球适航体系主要以美国联邦航空局（FAA）与欧洲航空安全局（EASA）为主 包括中国在内的其他国家大多以此为基础并结合各国实际建立适航标准。从低空产业的发展趋势看，全球尚未形成eVTOL的通用适航标准，现有飞行器主要通过专项审核等方式进行适航认证。原因在于eVTOL采用了大量创新设计，缺乏可供借鉴的工程经验和案例，许多基础研发和验证需要设计团队自行完成。目前国内已有近10个eVTOL型号申请适航认证，其中亿航EH216-S已取得适航证，峰飞V2000CG已取得TC证，另有沃飞长空、沃兰特、时的科技、御风未来、小鹏汇天等提交了TC申请，型号多为多旋翼和复合翼；海外尚无企业获得适航证，美国Joby和Archer、德国Volocopter和Lilium以及中国峰飞等已提交适航认证申请，型号多为倾转类。 中、美、欧等国在eVTOL发展路线上存在差异、适航标准不一，因此各国航空器尚无法互认，但美国FAA与欧盟EASA正在加速合作。这种差异体现在两个方面：第一，因为中国在飞行员数量方面较欧美差距悬殊（中国约为欧洲的50%、美国的10%），但无人机行业发展全球领先，而欧美对自动驾驶 的信任度有限，多因素叠加使得FAA和EASA目前仍未接受民用无人驾驶载客航空器适航申请，而国内对于无人驾驶载客eVTOL的适航取证态度更为积极；第二，欧盟更倾向于从顶层设计统一适航标准，包括刚批准了有人驾驶垂直起降航空器的总体政策规定，标准严格，而中美则更多的以专项规章形式渐进迭代，保持行业发展灵活性。2024年6月，美国FAA发布重要声明，表示其和欧盟EASA在eVTOL飞机适航认证规则统一上取得重大进展，有利于包括中国在内的全球eVTOL厂商简化适航申请流程和成本，有利于形成全球性、规模化的eVTOL市场。 全球构建适航体系的共识：飞行器构型、推进技术、安全要求是适航认证标准的三大核心。 多样化的旋翼机翼构型会产生差异化的适航认证标准。全球已发布的eVTOL上千种，其中多旋翼/复合翼/矢量推力型各占48%/16%/36%。不同构型在飞控系统和操控特性需求、结构和空气动力学设 计、噪音和环境影响、冗余和故障安全设计等均不相同，适航认证复杂。在适航审核中，各国各有侧重，国内以多旋翼和复合翼为主，欧美以倾转翼的矢量推力型为主，技术难度更高、审定时间更长。 不断迭代的能源动力是影响适航标准中推进体系构建的关键要素。航空电池作为eVTOL核心组件， 要求远超传统电池，但目前eVTOL电池的能量密度约300Wh/kg左右，续航时间20min到1.5h不等,已量产的航空锂电池技术还难以满足长续航需求。另外，目前多厂商正加速布局混动路线，混动比纯电复杂、审核程序更严格。因此，在适航标准中的推进体系构建上，需重点关注航空电池的技术升级和整机厂商在混动路线上的布局进展。 充足的审定力量和丰富的适航经验是安全性验证和适航审定效率提升的必要条件。一方面，我国适 航审定系统工程师数量较FAA和EASA差距较大，若短期内eVTOL的设计型号及数量呈指数级增长，预计中国适航审定系统将引入更多的外部合作机构共同快速提升适航审定效率；另一方面， eVTOL作为新型航空器，长远期来看还需要丰富的飞行实践和适航经验，才能够大规模普及适航认证，推动低空产业可持续发展。 风险提示：政策出台不及预期，取证时间不及预期，飞行器技术进展不及预期。 产品研究中心 徐淋(分析师) 021-38677826 xulin028941@gtjas.com 登记编号S0880523090005 赵子健(分析师) 021-38032292 zhaozijian@gtjas.com 登记编号S0880520060003 肖群稀(分析师) 0755-23976830 xiaoqunxi027589@gtjas.com 登记编号S0880522120001 2024.05.20 低空经济系列（二）：产业发展的基础、趋 势和催化剂 2024.06.10 低空经济系列（一）：混动电推进技术 往期回顾 正文目录 1.全球低空业的产业化早于适航体系的制度化4 1.1从航空业发展历史看，产业先行发展带动适航标准体系的建设和完善4 1.2从低空产业的发展趋势看，目前全球的eVTOL适航认证主要依赖专项审核，随着飞行器取证数量的增加，专项审核条件预计将逐步成为通用适航标准5 2.中欧美对于eVTOL发展路线存在差异，因此审定标准尚不能互通，美国FAA与欧盟EASA已就适航认证加速合作8 2.1欧美目前仍未接受民用无人驾驶载客航空器适航申请，而国内对于无人驾驶载客eVTOL的适航取证态度更积极8 2.2欧盟更倾向于从顶层设计统一适航标准，且标准严格，中美则多以专项规章形式渐进迭代，保持行业发展灵活性10 3.全球构建适航体系的共识：飞行器构型、推进技术、安全要求是适航认证标准的三大核心12 3.1多样化的旋翼机翼构型会产生差异化的适航认证标准12 3.2不断迭代的能源动力是影响适航标准中推进体系构建的关键要素15 3.3充足的审定力量和丰富的适航经验是安全性验证和适航审定效率提升的必要条件17 4.风险提示20 图表目录 图1：《国际民用航空公约》中关于不同航空器适航性的分类5 图2：eVTOL的安全性、经济性和效率性优势5 图3：民用航空器中有人驾驶和无人驾驶分类标准差异较大9 图4：欧洲EASA针对VTOL发布的专用条件(SC-VTOL)和符合性方法(MOCSC-VTOL)10 图5：德国Lilium亚太区总部落户深圳11 图6：多旋翼（EH210-S）、复合翼（V2000CG）和倾转旋翼构型（AE200-100）的专用适航条款13 图7：eVTOL不同构型的优劣势对比14 图8：eVTOL不同构型的应用场景对比15 图9：串联和并联混动推进系统的工作原理17 图10：民航局适航审定体系包括适航审定中心和地区管理局适航审定处18 图11：国产支线客机ARJ21（左）和干线客机C919（右）19 图12：飞行器的研发、适航标准体系的完善、飞行器商业化、飞行实践经验积累之间的良性循环20 表1：eVTOL行业历经十余年的发展和迭代6 表2：国内外主流eVTOL适航申请进展8 表3：中国注册飞行员数量较美国差距悬殊，但无人机数量居领先地位9 表4：国内电池厂商在航空电池领域的布局进展15 表5：全球部分混动eVTOL情况17 表6：不同型号航空器TC审定部门不同18 导读：2024年7月11日，民航局局长宋志勇在“推动高质量发展”系列主题新闻发布会上表示，为了推进低空经济健康发展，民航局作为行业管理部门，将加强适航审定体系和能力建设，包括稳步推进传统有人驾驶航空器适航审定工作，健全完善无人机相关技术规范标准，探索创新无人机适航审定模式，更好适应无人机研发设计制造的适航审查要求。 航空器最重要的是安全，因此适航审定体系建设尤为重要。而目前以eVTOL（electricVerticalTake-offandLanding，即电动垂直起降飞行器）为主的低空航空器商业化进展受适航审定流程影响较大。从全球范围来看，低空产业发展路线和适航认证标准存在显著差异，适航认证的体系尚没有形成统一认知，通过梳理其中的制度化差异，或许可以更好地把握低空航空器商业化的进程。 1.全球低空业的产业化早于适航体系的制度化 1.1从航空业发展历史看，产业先行发展带动适航标准体系的建设和完善 1783年，法国蒙哥尔菲兄弟发明了首个载人热气球，标志着人类从地面走向了天空；1903年，美国莱特兄弟成功发明并放飞了人类第一架飞机，标志着人类从低空走向高空、从近距走向远航；1914年，第一次世界大战爆发，更是极大刺激了航空业的发展，但与此同时航空安全事故也频繁发生。为保障飞行安全，需要为航空器的设计、制造、改装等制定适航标准，进行适航审核，颁发适航认证，确保航空器“适合空中航行”。 基于此，1944年，《国际民用航空公约》（《公约》）在美国芝加哥签订，成为国际航空法的基石和宪章性文件。1947年，国际民用航空组织（InternationalCivilAviationOrganization，ICAO）正式成立，作为联合国的专门机构，通过制定国际航空标准和建议措施并纳入《公约》作为附件，促进全球民用航空的安全、有序和可持续发展，目前成员包括193个缔约国。 根据《公约》，缔约国每一从事国际航行的航空器都应具备并携带适航证。适航证应由航空器的登记国颁发或核准，其要求需等于或高于ICAO制定的最低标准。ICAO附件8《航空器适航性》针对不同的航空产品类别（大型飞机、直升机、小型飞机、发动机、螺旋桨；未来还将包括：遥控驾驶飞机、遥控驾驶直升机和遥控驾驶站）分别给出了“适航标准”的框架和最低要求。各缔约国以此为基础细化并搭建了本国适航法规文件体系。 综上，航空业的先行发展，带动了各国适航标准体系的建立，并且随着产业的发展迭代，适航标准体系也同步更新完善。目前，世界上的适航标准主要包括美国联邦航空局（FAA）与欧洲航空安全局 （EASA）两大体系，其他国家大多以此为基础结合各国实际情况建立了各自的适航标准体系。中国当前的民航适航审定体系主要参照美国FAA的适航标准制定。 图1：《国际民用航空公约》中关于不同航空器适航性的分类 数据来源：《国际民用航空公约》附件8《航空器适航性》，国泰君安证券研究 1.2从低空产业的发展趋势看，目前全球的eVTOL适航认证主要依赖专项审核，随着飞行器取证数量的增加，专项审核条件预计将逐步成为通用适航标准 eVTOL是发展低空经济的重要基础，与传统航空器相比，其采用电力驱动，不受传统燃油飞机机械故障的影响，且起降无需依赖机场跑道，因此表现出更安全、更高效的特点，且成本优势明显。站在当前时点回看，eVTOL行业已历经十多年的发展，随着材料、自动化飞行控制、电池和电动机等技术的成熟，城市空中交通已经真正具有了实现的可能性。 图2：eVTOL的安全性、经济性和效率性优势 数据来源：国泰君安证券研究 表1：eVTOL行业历经十余年的发展和迭代 数据来源：国泰君安证券研究 2009-2016年，全球仅5家eVTOL企业，2017年后，陆续有四十余家企业相继加入eVTOL产业，自2019年中国的亿航于美国上市以来，5家国际企业成功在美上市。整体看，近年来该行业新成立的企业数量及上市企业数量显著增加，根据美国垂直飞行协会 （VFS）发布的eVTOL目录，2017年至今，eVTOL的设计项目从 10余个增长至目前的近千类。 与传统航空器相比，eVTOL采用了大量创新性特性设计，缺乏可供借鉴的工程经验和案例，许多基础性研发和验证都需要设计团队自行完成。典型的23部通用飞机设计需要20-60万工时完成立项到取证的工作，而eVTOL则需要数十万，甚至超过200万的工时。这也显著推高了研发成本。据美国垂直飞行协会（VFS）统计，只有29%的项目能够进入缩比机验证阶段，只有5%的项目能够进入全尺寸原型机研发阶段。正因为如此，目前全球尚未形成专门针对eVTOL适航审定的系统性规定。但对于航空产业而言，一般产业 先行、体系后建，考虑到当前低空产业的蓬勃发展，将极大的促进适航体系的早日建立。 从目前全球范围内eVTOL的取证现状看，飞行器大多通过一事一议、专项审定等方式进入适航认证流程，相关企业主要集中于中、美、欧三地，这三地也是全球民航业的高地。 国内看，为争取发展先机，整体适航审定效率走在全球前列，但目前取证的企业主要为多旋翼和复合翼，构型相对简单，目前公开的已有近10个eVTOL型号申请适航认证。 亿航智能的EH216-S（多旋翼）已成为全球首个集齐合格证、适航证