“低空”经济正在起飞

“低空经济”正蓬勃发展 要点 •“低空经济”是指围绕在海拔3280英尺以下空域进行的活动、企业和服务的Emerging经济领域。其发展主要得益于电动垂直起降飞行器（eVTOL）的兴起，据Bank of America全球研究显示，全球民用eVTOL的采用量在2025-2030年间预计将增长62%。 •根据巴克莱全球研究，eVTOL在某些方面介于直升机和无人机之间，它比直升机拥有更高的安全性；更加环保；噪音更小；并且售价更低。eVTOL通常由五大系统组成：动力系统、航空电子系统、结构系统、能源和热管理，以及组装部件。 •根据富国银行全球研究，eVTOL有六个终端应用，即公共安全、物流配送、医疗与消防、旅游、城市通勤以及城际/市内交通。 什么是“低空经济”？ “低空经济”（LAE）是指以在离地面3280英尺（1000米）以下的空域进行的活动、企业和服务为中心的新兴经济领域。在美国，联邦航空管理局（FAA）已发布多项政策，以适应LAE中大规模先进空中交通运营。1 推动低空经济发展：电动垂直起降（eVTOL） 电动垂直起降（eVTOL）是一种结合了直升机与固定翼飞机优势的新型电动航空器。它由电力驱动，可垂直起降。 这些飞机通常使用多个旋翼或螺旋桨，并采用倾斜旋翼、倾斜涵道风扇和倾翼技术等不同布局，以实现垂直飞行并具备转换到水平飞行的能力。eVTOL可以分为若干类 根据其设计、动力源和工作模式的不同而有所区别（图1）。理论上，eVTOL能承载的负载越重，所需的动力就越多，因此需要更复杂的设计。 根据美银全球研究，eVTOL的终端市场包括旅游、空中出租车、公共服务（例如，灭火、急救医疗服务、警察安全等）和货物运输。截至2025年3月，全球垂直飞行协会（VFS）目录下有超过1100个eVTOL型号，矢量推力和多旋翼是最受欢迎的结构设计（图表2）。 介于直升机和无人机之间 一具电动垂直起降飞行器(eVTOL)的飞行高度、行驶范围、载重和速度介于直升机和无人机之间。一方面，据美国银行全球研究(BofA Global Research)称，由于电动垂直起降飞行器通常采用分布式动力系统，配备多个小型电动旋翼，因此比直升机更安全、更环保、噪音更小、售价更低。另一方面，无人机在载重方面存在限制，因此不允许运输大型货物或载客。总之，电动垂直起降飞行器更适合低成本地载客/运输货物及执行复杂机动动作。 分解eVTOL的供应链 一架eVTOL通常由五个主要系统组成：动力系统、航空电子系统、结构系统、能源和热管理系统以及组装部件（客舱、安全等），其中动力系统、能源系统和航空电子系统占物料清单（BoM）成本的70%以上。 电力系统 eVTOL的电力系统由电机/驱动器、充电系统和接口、电子调速器（ESC）、螺旋桨或旋翼、冷却系统和动力传输组件组成；其中，电机和电池系统是最大的成本组件。 •电动机/驱动驱动旋翼或螺旋桨以实现垂直起降及水平飞行的电源核心。通常，每个电动机对应一个旋翼，即使部分电机故障也能实现稳定飞行。由于高效率和功率密度，永磁同步电机更受青睐。 •充电系统和接口：快速充电或无线充电技术被认为高效，需要安全的充电解决方案来满足城市空中交通的高频需求。 •ESC（电子调速器）用于控制电机转速和输出功率。它可以精确调整电机的运行状态，以确保电力系统的稳定性和可靠性。 •螺旋桨 & 旋翼产生升力和推力的直接部件。螺旋桨或旋翼的叶片材料使用碳纤维复合材料等高强度轻质材料。 冷却系统确保所有组件，尤其是电机和电池，不会因过热而故障。液体冷却是常见的冷却方法。 •动力传输组件包括传动轴、联轴器等，将电机的动力传输到螺旋桨或旋翼，确保动力的高效传输。它们需要具有高可靠性和良好的抗疲劳性。 航空电子设备 航空电子系统是eVTOL中所有电子系统的总和，负责监控飞机的信息处理、通信、导航和控制。它为eVTOL的飞行提供各种必要的信息支持，并实现与外部方的信息交互。根据伯恩斯坦全球研究，航空电子系统占eVTOL物料清单成本的20%。 eVTOL的航空电子系统包括：1)控制系统，包括飞行控制系统（eVTOL的“大脑”）和发动机控制系统；2)通信系统，如VHF（甚高频）无线电、卫星通信设备和数据链系统；3)导航系统，如全球导航卫星系统（GNSS）和集成导航系统（INS）；4)仪表显示系统，包括高度表、气压高度计、空速表等；5)监控系统，包括防撞告警系统、摄像头感知系统等；以及6)电源管理系统，负责监控和管理电池/电池组和其他电源。所有系统或模块都与飞行管理系统（FMS）相连，该系统负责整体飞行管理和调度。 然而，需要注意的是，根据美国银行全球研究（图3），虽然eVTOL飞机和传统民用飞机的航空电子系统有一些相似之处，但它们的区别更为显著 机身结构 •机身飞机的主体结构通常由复合材料和碳纤维增强复合材料（CFRP）等轻质高强度材料制成。 •翅膀用于有效提高升力，减少电机的工作负荷，并提高飞行效率.碳纤维增强聚合物是主要材料，玻璃纤维增强材料也用作保护膜。 •转子与推进系统支架：旋翼是eVTOL实现垂直起降的关键部件，通常使用碳纤维复合材料旋翼桨叶来承受高速旋转产生的巨大应力。推进系统支架用于安装旋翼、电机等设备。它们通常设计成流线型，以提高eVTOL的结构稳定性和空气动力学性能，并减少空气阻力。 •起落架系统负责垂直起降以及地面操作。高强度铝合金或钛合金通常用于制造起落架的主结构组件。 •乘客舱和安全系统控制和操作界面驾驶舱布局需要满足航空级标准，并且配备应急照明、行李存储区域、空气净化系统。 •安全设备和应急系统包括紧急出口和逃生路线、整体降落伞以及故障检测和早期预警系统。 能源 与电动汽车或工业电池相比，eVTOL电池对能量密度、功率密度、充电速度和安全性的要求更高。由于起飞和降落时瞬时释放大电流，因此也需要快速充电和放电。 然而，固态电池因其更高的能量密度和更安全（不易燃、不易泄漏，与锂电池相比，降低了火灾或过热的风险）的保障，被认为是未来eVTOL飞机的电池。 •电池能量密度电动垂直起降飞行器（eVTOL）在起飞和降落时消耗大量能量，瞬时释放大电流。相比之下，电动汽车在正常行驶条件（如加速和爬坡）下的瞬时高功率输出要求较低。通常，电池质量不能超过飞机总质量的1/3。更高的能量密度导致更轻的电池，从而实现更长的巡航时间和为乘客提供更多空间。 •功率密度由于eVTOL需要大量电力进行垂直起降，垂直起飞所需功率通常比地面行驶的车辆高10-15倍。 •充电速度鉴于eVTOL对功率密度的高要求，它们需要具备快速充电能力（即15分钟内完成电池的80%充电）。 •安全标准eVTOL飞行时不允许出现电池故障，因此对热管理系统及极端环境下的运行有严格要求。与eVTOL相比，电动汽车的事故可能造成的潜在危害较低。 •循环寿命电动垂直起降飞行器（eVTOL）的电池使用频率低，但每趟飞行消耗量大。此外，更换电池既昂贵又复杂，因此循环寿命应达到1000次或更多。对于电动汽车（EV），频繁的循环充放电更方便，因为它们每天行驶距离更长。因此，电动汽车需要高达10000次的循环寿命。 •形状和尺寸电动垂直起降飞行器（eVTOL）中的电池通常由于机舱内部空间紧凑和空气动力学而需要非规则形状，而电动汽车（EV）的电池模块通常安装在车辆底部或后备箱中，这些地方更宽敞。 eVTOL跑道上的六个终端应用 据美国银行全球研究称，eVTOL有六个终端应用，即公共安全、物流配送、医疗和消防、旅游、城市通勤以及城际/市内交通，全球eVTOL产业将经历三个发展阶段： 1) 在2025-30年间，全球eVTOL制造商应逐步为其eVTOL获取生产许可证和运营许可证。与此同时，希望推动该产业发展的政府需要采购eVTOL用于公共服务和旅游景点，并在有限场景中测试eVTOL的安全性和稳定性。 2) 在2030-35年期间，政府和公共服务业运营商可能仍然会是eVTOL的主要买家，而客货运输的需求将会增长。与其他交通工具（车辆、火车、飞机等）相比，eVTOL提供差异化的体验——然而，由于eVTOL的高生产和运营成本，其销售规模仍然有限。 3) 2035年以后，随着电池和电动机的规模经济和技术进步，摩根大通全球研究预计eVTOL的生产成本和运营成本将大幅降低。因此，eVTOL市场的竞争力可能会大幅增强，客运和货运eVTOL在交通运输业中可能将扮演更重要的角色。 此外，城市空域机动性（UAM）是指一种使用有人驾驶或无人驾驶飞机在城市和郊区低空运输乘客或货物的新型空中交通网络。美银全球研究估计，全球UAM市场规模将于2035年达到230亿美元（bn），并进一步增长至约610亿/2100亿美元于2035/45年，2025-35年期间复合年均增长率（CAGR）为85%，2035-45年期间为28%（图5）。 这些传单的未来是什么？ eVTOL被认为是民用飞机和车辆、地铁、火车及高速铁路（HSR）等地面交通工具的补充，也是直升机的竞争对手。一般来说，民用飞机覆盖800公里（km）以上的大部分旅行，高速铁路（HSR）覆盖400-1000公里，车辆覆盖5-200公里。 根据美国银行全球研究分析，当旅行距离在150公里至400公里之间时，直升机/eVTOLs在与其他交通工具、高铁和民用飞机相比时，耗时最少（图表6）。对于50至150公里的旅行，eVTOLs的旅行时间略长于车辆、铁路和地铁，且票价更高，但根据美国银行全球研究，它们提供更高的隐私和高级体验。 总之，美国银行全球研究预计，eVTOL将主要作为50-150公里范围内客运车辆（PV）、地铁/高速铁路和公交车的补充。根据行业平均水平，在该距离范围内，eVTOL的出行时间可能会略长于公交车、客运车辆和地铁，并且车辆和地铁的票价可能低于eVTOL。 然而，eVTOL能为乘客提供更好的隐私和高端体验。对于150-400公里的旅行，eVTOL的旅行时间与直升机相似，但更安全、更环保、噪音更小，且生产和运营成本更低。 贡献者泰勒·鲍利经济学人，美国银行研究所 李明轩，CFA研究分析师，美国银行全球研究 王夏，CFA研究分析师，美国银行全球研究 刘奕凯，CFA研究分析师，美国银行全球研究 杨乔, CFA研究分析师，美国银行全球研究 披露 这些材料由美国银行研究所编制，仅供一般信息目的使用。在引用美国银行数据的程度上，这些材料并非旨在反映或指示美国银行的运营结果、财务状况或业绩，也不应被依赖作为此类依据。美国银行研究所是一个致力于挖掘推动商业和社会进步的深刻见解的智库。该研究所利用来自美国银行全球的数据和资源，就经济、可持续性和全球转型提供重要、原创的视角。除非另有具体说明，此处表达的任何观点或意见均仅为美国银行研究所及所列个人作者所有，并非由美国银行全球研究部门或美国银行公司及其附属公司或子公司（统称美国银行）任何其他部门或机构的产物。这些材料中的观点可能与美国银行全球研究部门或其他部门或分部所表达的观点和意见不同。信息来源于被认为可靠的来源，但美国银行不保证其完整性和准确性。这些材料没有就任何产品或服务的可持续性做出任何声明。此处关于可持续性的讨论仅限于所规定范围。观点和估计构成截至这些材料发布日期我们的判断，并可能未经通知而更改。此处表达的观点不应被解释为针对任何特定个人的个别投资建议，也不旨在作为针对任何特定个人推荐的特定证券、金融工具、策略或银行服务。这些材料不构成美国银行代表任何个人购买或出售任何证券或金融工具或从事任何银行服务的要约或邀请。这些材料中的任何内容均不构成投资、法律、会计或税务建议。版权所有 2025 美国银行公司。保留所有权利。