证券研究报告：国防军工|深度报告 2024年5月8日 市场有风险，投资需谨慎 请务必阅读正文之后的免责条款部分 行业投资评级 强于大市|维持 行业基本情况 收盘点位 1299.87 52 周最高 1590.03 52 周最低 999.45 行业相对指数表现（相对值）资料来源：聚源，中邮证券研究所 研究所 分析师:鲍学博 SAC 登记编号:S1340523020002 Email:分析师:马强 SAC 登记编号:S1340523080002 Email:近期研究报告 军工行业 2023 年报和 2024 一季报综述：业绩短期承压，关注需求恢复和新增长两条主线-2024.05.06 低空经济专题之三：eVTOL详细拆解 投资要点 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。据统计，目前全球已有百余家eVTOL企业。eVTOL产业链较长，主机厂主要承担的是整机研发和集成的任务。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。根据 Lilium的数据，其eVTOL成本中，推进系统占比约 40%，结构和内饰占比约 25%，航电和飞控占比约20%，能源系统占比约 10%，装配件占比约5%。1）机体：主要采用碳纤维复材，低成本高效率的热塑性复材或为趋势。eVTOL 的复材使用占比 70%以上，主要用于结构件和推进系统，其中，超过 90%的复材为碳纤维复材，约 10%的复材以保护膜的形式使用玻璃纤维增强。eVTOL 材料需求牵引下，低成本、高效率、规模化制造是碳纤维复材的重要趋势，热塑性碳纤维复合材料前景广阔。由于民航复材结构件验证采用“积木式方法”，传统航空碳纤维复材厂商占据先发优势。国外，碳纤维供应商包括日本东丽、美国赫氏、索尔维等，东丽已经与 Joby和 Lilium合作，美国赫氏和索尔维分别与Archer和 Vertical 建立了合作。2）动力和能源系统：采用分布式电推进，能源系统以纯电为主。分布式电推进飞机是随着电动飞机发展而产生的，由电机驱动分布在机翼或者机身上的多个螺旋桨或风扇构成推进系统为飞机提供推力。电机向更大功率、更高功率密度方向发展，Joby 采用的电机峰值功率达236kW，重量仅28kg。国内外eVTOL主要采用纯电动力。相比新能车电池，eVTOL要求电池具有更高的能量密度。三元 NCM 电芯综合性能最佳，为当前eVTOL 使用最广泛的电池。3）航电系统：飞机的中枢神经系统。航电系统是现代飞机的重要组成部分，主要功能包括飞行控制、通信、导航、监视、显示等。在eVTOL行业，全球主流机载航电公司基本都和相关 eVTOL主机厂达成合作。Garmin 与 Joby 和 Archer 合作，提供 G3000 集成驾驶舱；Avidyne 航电与Beta 和 Skydrive合作；泰雷兹主要合作对象是 Eve；-36%-32%-28%-24%-20%-16%-12%-8%-4%0%2023-05 2023-07 2023-10 2023-12 2024-02 2024-05国防军工 沪深300 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 霍尼韦尔推出云化航电平台，主要 eVTOL 整机合作商是韩国现代的Supernal 和英国的 Vertical。国内，昂际航电与沃飞长空签署战略合作备忘录，共同开发 AAM 航电系统。目前，国内亿航智能的 EH216-S飞行器已取得中国民航局 TC、PC许可；峰飞航空 V2000CG 货运版 eVTOL 取得中国民航局 TC 许可；沃飞长空、峰飞航空、沃兰特、时的科技、小鹏汇天、御风未来等主机厂多款 eVTOL 飞行器型号已申请中国民航局 CAAC 或欧洲航空安全局EASA 适航认证，有望陆续取得 TC、PC。国内多款 eVTOL 飞行器型号有望陆续进入批量生产。产业链相关标的包括：1）低空基建相关标的莱斯信息、中科星图、国睿科技、四创电子、深城交、四川九洲、海格通信、纳睿雷达、航天南湖、泰豪科技、川大智胜等；2）传统/eVTOL 飞行器相关标的亿航智能、中直股份、万丰奥威、卧龙电驱、应流股份、光威复材、吉林化纤、中航高科、高华科技、烽火电子、芯动联科、航新科技、安达维尔等；3）飞行器运营和模拟飞行相关标的中信海直、海特高新等。风险提示 低空经济相关支持政策不及预期；UAM 相关基建配套不及预期；eVTOL 研发、取证、量产进展不及预期；eVTOL 的 OEM 厂商给出的商运财务模型过于乐观等。0YDWxOnQoNnMqOoNtOoRrQ7NaO9PtRrRsQmQkPmMsPlOnMqQ9PrRvNwMpMqPwMqRrQ 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 目录 1 eVTOL 迎来研制热潮，多型飞行器有望量产.5 2 eVTOL 产业链：整机包含六大子系统，机体、动力和能源系统、航电系统占主要成本.7 2.1 机体：主要采用碳纤维复材，低成本高效率的热塑性复材或为趋势.8 2.2 动力和能源系统：采用分布式电推进，能源系统以纯电为主.13 2.3 航电系统：飞机的中枢神经系统.17 3 eVTOL 配套商：传统航空头部供应商先发优势显著.27 4 投资建议.29 5 风险提示.32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 图表目录 图表1：eVTOL企业成立及上市时间.5 图表2：融资规模前十的eVTOL企业.6 图表3：Lilium的eVTOL 结构设计.7 图表4：Lilium公司eVTOL 价值拆分.7 图表5：新能源汽车价值构成.8 图表6：大飞机价值构成.8 图表7：复合材料成型工艺.9 图表8：复合材料在eVTOL 上的应用.10 图表9：eVTOL上碳纤维复合材料的应用占比.10 图表10：碳纤维复合材料热压罐成型工艺.10 图表11：热压罐工艺制造复合材料制件的成本构成.11 图表12：日本东丽给出的碳纤维复合材料需求预测.12 图表13：复合材料零件“积木式”试验框架.12 图表14：eVTOL制造商及其碳纤维材料合作厂商.12 图表15：国内部分碳纤维复材相关公司.13 图表16：一种复合翼eVTOL 动力系统架构图.14 图表17：Joby的 eVTOL电机.15 图表18：全球新能源航空器在研项目类型.15 图表19：eVTOL和新能车对电池性能要求的对比.16 图表20：主流化学体系锂离子性能对比.16 图表21：正力新能“三高一快”航空航天电池解决方案.17 图表22：航空动力电池相关企业及进展.17 图表23：通用飞机航电系统基本功能需求.19 图表24：G1000系统架构.20 图表25：G3000综合航电系统.21 图表26：不同陀螺的性能和功耗.23 图表27：低空智联网示意图.24 图表28：大气数据系统构成框图.25 图表29：Lilium的供应商.28 图表30：Vertical的部分供应商.28 图表31：Eve的供应商.29 图表32：相关标的.30 ZHoo99eYtwm2MT8mj14kN5KvZxvDHl7CnYBIQwX/6MNuEDGTauwITO/goVeM243X 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 1 eVTOL迎来研制热潮，多型飞行器有望量产 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。近几年，全球eVTOL 主机企业数量显著增长，部分公司成功上市。根据航空产业网数据，2009 年-2016 年，全球仅数家 eVTOL 企业，自 2017 年之后，陆续有 40 余家企业进入 eVTOL 行业。2019 年，亿航智能成功在美股上市，2019 年-2023年内，5 家eVTOL国际企业成功在美股上市。据统计，目前全球已有百余家eVTOL企业。图表1：eVTOL 企业成立及上市时间 资料来源：航空产业网，中邮证券研究所 从eVTOL企业的地理分布上可以看到，eVTOL企业大部分集中在中国、美国、欧洲等的沿海城市，呈现出中国企业数量多，欧美企业融资额度大的特点。Joby成立2009 2011 2012 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023Volocopter成立XTI成立亿航智能成立Bartini成立Aergility成立Lilium成立Crisalion成立Vertical成立Autonomous Flight成立AMSL成立BETA成立ARC成立ZeroAvia成立Detroit成立Dufour成立沃极步耀成立SkyDrive成立Ascendance成立Blueflite成立Tetra Aviation成立Archer Aviation成立亿航智能上市Overair成立磐拓航空成立Wisk Aero成立Jaunt成立峰飞航空成立Joby上市Eve Air Mobility成立小鹏汇天成立Lilium上市Vertical上市Archer上市沃兰特成立时的科技成立御风未来成立万户宇航成立零重力飞机成立海鸥飞行汽车成立Limosa成立尚飞航空成立览翌航空成立华羽先翔成立Eve Air Mobility上市亿维特成立化羽先翔成立追梦空天成立腾希航空成立航投科创成立 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 从融资规模看，根据航空产业网 2024 年 2 月 6 日的报告数据，eVTOL 行业累计融资规模超过 110亿美元，其中，81%的融资额由前 10 的企业拥有。大部分融资资金由头部少数企业拥有。Joby、Archer、Lilium 融资规模靠前，达到 10亿美元以上。国内，小鹏汇天自 2021年10月进行首次融资后，融资规模达到 5亿余美元；亿航智能自 2014 年成立后，历时 5 年于 2019 年 12 月在美股上市，迄今为止获得近 2亿美元的融资；广东海鸥飞行汽车、峰飞航空、时的科技、零重力飞机、沃兰特、御风未来、沃极步耀、亿维特等均进入“亿元俱乐部”。图表2：融资规模前十的 eVTOL企业 资料来源：航空产业网，中邮证券研究所 目前，国内亿航智能的 EH216-S 飞行器已取得中国民航局 TC、PC 许可；峰飞航空 V2000CG 货运版 eVTOL 取得中国民航局 TC 许可；沃飞长空、峰飞航空、沃兰特、时的科技、小鹏汇天、御风未来等主机厂多款 eVTOL飞行器型号已申请中国民航局 CAAC或欧洲航空安全局 EASA适航认证，有望陆续取得 TC、PC。国内多款 eVTOL飞行器型号有望陆续进入批量生产。展望未来，eVTOL 主机企业数量或先增后减，未来市场或向头部集中。参考新能源汽车行业，2019年，我国造车新势力有300多家，随着新能车走向规模化量产，目前国内头部新能车企业只有 10家左右。2023年，理想汽车成为继特斯拉、比亚迪之后全球第三家实现盈利的新能源汽车企业。eVTOL作为航空器，相比新能源汽车有更严格的适航审定程序，为主机企业带来更大的研制生产壁垒，与新能车市场相比，未来eVTOL的市场或更加集中。20.56 12.50 11.40 8.86 7.80 7.55 6.43 5.43 4.13 2.60 0510152025eVTOL企业融资规模（亿美元）请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 2 eVTOL 产业链：整机包含六大子系统，机体、动力和能源系统、航电系统占主要成本 eVTOL 产业链较长，主机厂主要承担的是整机研发和集成的任务。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。Lilium 给出其 eVTOL 成本占比，推进系统、结构和内饰、航电和飞控占主要成本。Lilium 的 eVTOL 拥有 36 个分布式电机和 72 个电源模块为飞行器提供能源和动力，采用了霍尼韦尔提供的 3个不同的飞控计算机。在成本上，Lilium给出，eVTOL的推进系统占比约 40%，结构和内饰占比约25%，航电和飞控占比约20%，能源系统占比约10%，装配件占比约 5%。Lilium 的 eVTOL 采用矢量推力构型，相比多旋翼和复合翼构型的 eVTOL 飞行器，具有更高的巡航效率，因而其能源系统可以有相对较低的成本占比。Lilium采用的硅阳极锂离子电池，能量密度大于 330Wh/kg，功率密度 2.8kW/kg，可在15 分钟充电至80%，30分钟充电至 100%，实现大于800 次充放电循环。图表3：Lilium 的eVTOL 结构设计 图表4：Lilium 公司eVTOL 价值拆分 资料来源：Lilium 官网，中邮证券研究所 资料来源：Lilium 官网，中邮证券研究所 对比同样采用电池作为能源、采用电机作为动力的纯电动汽车和同样需要满足适航的大飞机的成本构成，可以看到不论是新能车、大飞机还是 eVTOL，动力系统是核心子系统之一，能源系统在电池动力中成本占比较大，航空器中航电、飞控等系统成本占比较大。在新能源汽车的成本占比中，电池成本占整车成本比推进系统,40%结构和内饰,25%航电和飞控,20%能源系统,10%装配件,5%请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 重约 42%，是纯电动汽车的核心部件，电机和电控成本分别占整车成本的 10%和11%，电驱动零部件成本约占整车成本的 7%，其他部件约占整车成本的 30%。在大飞机的价值构成中，机体结构占比 30%-35%，动力系统发动机占比 20%-25%，航电和机电系统占比 25%-30%。图表5：新能源汽车价值构成 图表6：大飞机价值构成 资料来源：新能源汽车价格认定探究-安徽省发展改革委，中邮证券研究所 资料来源：打造并拓展中国大飞机产业链-金伟，中邮证券研究所 2.1 机体：主要采用碳纤维复材，低成本高效率的热塑性复材或为趋势 碳纤维复合材料是以树脂、陶瓷、金属等为基体，以碳纤维为增强体，复合而成的结构材料，是目前世界上最先进的复合材料之一，因其具有质轻、高强、耐腐、耐高温等优势，被广泛应用在新能源、航空航天、交通运输等领域。碳纤维复合材料以树脂基碳纤维复合材料为主，占据市场近 90%的份额。航空航天和风力发电领域为树脂基碳纤维复合材料最大需求端，需求占比达 50%。在航空航天领域，树脂基碳纤维复合材料常用于制造民用飞机发动机罩、副翼、阻力板以及舱门等，能够达到减重效果。碳纤维复合材料根据最终产品的形态和特性，有多种固化成型工艺。目前，碳纤维复合材料固化工艺较为先进且流行的是热压罐工艺和 RTM、VARI等液体成型工艺。电池42%电机10%电控11%电驱7%其他部件30%机体30%-35%机载设备25%-30%发动机20%-25%其他10%-15%标准件等航电系统机电系统主体部件吊舱机身机翼尾翼 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 图表7：复合材料成型工艺 成型工艺 概述 优点 缺点 拉拔成型 将浸渍液态树脂的碳纤维引入和穿过模具，对其加热固化的连续成型法，适用于杆状、管状等具有一定截面形状的成型品。适合大批量连续生产，生产效率高，自动化程度高，纤维含量高。制品形状单一，主要适用于制造简单形状的制品，如棒材、管材等，设备投资较大。缠绕成型 将浸渍液态树脂的碳纤维丝束缠绕在心轴上之后，进行加热固化的成型法。适用于管状和罐状成型品。通过缠绕方式实现对纤维取向的控制，制品强度高，适用于制造管状或柱状制品。需要专门的缠绕设备和芯模，设备投资大，受到芯模尺寸限制，不适用于大型制品。RTM 成型 在一对阴/阳的密封型模具中，配置碳纤维预成型件，将液态树脂压入、浸渍、加热固化的方法。成型效率高，树脂的利用率高，成本相对较低，适用于制造大型复杂结构的制品。对模具要求高，需要具备良好的密封性能和导热性能，树脂注入和固化需要精确控制。冲压成型 将预浸料或 SMC 等浸渍树脂的薄片层叠在模具上，一边施加压力一边加热固化的方法。适用于大量生产品的成型方法。生产效率高，适合大规模生产，可以保证制品的一致性和稳定性，成本相对较低。制品形状受限，难以制造复杂形状的制品，碳纤维取向不易控制。热压罐成型 在成型模具上层叠预浸料，盖上膨胀薄膜进行减压，在热压罐内施加压力加热固化。适合制造高品质、高性能产品，但成型周期长，成本较高。温度和压力场均匀，适用于多种先进复合材料的生产，适用范围广，生产效率高，产品质量可靠，可以实现高度自动化和批量生产。设备成本高，生产包括加热、压制、冷却等多个环节，周期较长，技术要求高，在成型过程中可能会释放有害气体和废水，对环境造成污染。注射成型 将碳纤维增强尼龙和聚碳酸酯等热塑性树脂原料(粒料)进行加热熔融，并注射到模具腔(间隙)的成型方法。适用于短周期、复杂形状成型。生产效率高，适合大规模生产，制品的精度和表面质量较高，可以制备各种形状和大小的制品。需要使用高性能的注射机和模具，设备成本较高，对于某些高性能复合材料，成型工艺参数需要精确控制，废料处理和回收利用难度较大。资料来源：中国复合材料工业协会，中邮证券研究所 eVTOL 复材使用占比 70%以上，主要用于结构件和推进系统。eVTOL 作为新兴的交通出行载体，对飞行器的结构重量有着严苛的要求。现今市面上能看到的所有 eVTOL企业，几乎无一例外的使用复合材料作为主要的机体结构。eVTOL的复合材料占比达到 70%以上，其中，超过90%的复材为碳纤维复材，约 10%的复材以保护膜的形式使用玻璃纤维增强。研究机构Stratview报告显示，在几乎所有飞行汽车项目中，约 75%-80%的复合材料用于结构部件和推进系统；其次是内部应用，包括横梁、座椅结构等，占 12%-14%；电池系统、航空电子设备和其他小型应用占剩余的 8-12。小鹏汇天 X2 整机重 560 千克，机身部分由 100 多个碳纤维零件制成，重量仅为 85 千克。请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 图表8：复合材料在 eVTOL 上的应用 图表9：eVTOL 上碳纤维复合材料的应用占比 资料来源：中国复合材料工业协会，中邮证券研究所 注：图示飞行器为亿航智能 EH216-S 资料来源：中国复合材料工业协会，Stratview，中邮证券研究所 国内外航空复材结构件主要采用预浸料热压罐工艺。部分eVTOL 主机厂选择 T700、T1100碳纤维材料，采用热压罐工艺制造飞行器主要机身部件。2022年7 月，Overair 宣布与东丽复合材料美国公司建立合作，采用东丽新一代T1100/3960 碳纤维/环氧树脂预浸料建造试飞飞行器主要机身部件，如机身、部分机翼组件以及旋翼叶片，每个复合材料部件都采取人工铺放并通过热压罐固化成型。东丽公司提供的 3960 是一款高韧型 177固化环氧树脂，其玻璃化转变温度为 204，而Torayca T1100碳纤维是目前可实现应用的具有最高拉伸强度碳纤维。沃兰特研发中心指出复合翼 eVTOL飞机相比传统固定翼飞机，结构上额外增加了多处电机臂，需要采用轻量化设计，尽量降低电机臂的重量，电机臂为eVTOL 关键承载部件，除电机座外，电机臂上所有零件采用 T700 级碳纤维预浸料，采用热压罐工艺制造。图表10：碳纤维复合材料热压罐成型工艺 资料来源：中国复合材料工业协会，中邮证券研究所 其他零件角片、支架等推进系统转子叶片、吊舱组件结构机身、机翼、飞行控制系统表面内部横梁、座椅结构电池系统电池盒和支架结构部件和推进系统，75%-80%横梁、座椅结构等内部应用，12%-14%电池、航电设备和其他小型应用，8%-12%请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 采用热压罐成型工艺的复合材料结构件，主要成本为制造成本。热压罐工艺制造的复合材料结构件，材料成本不到20%，制造成本占 80%以上。图表11：热压罐工艺制造复合材料制件的成本构成 资料来源：航空航天领域先进复合材料制造技术进展-张璇等，中邮证券研究所 eVTOL 材料需求牵引下，低成本、高效率、规模化制造是碳纤维复合材料的重要趋势，热塑性碳纤维复合材料前景广阔。目前热固性复合材料在行业中仍占据主导地位，与传统热固性复合材料相比，热塑性复合材料成型周期短、化学成分毒性小，且具有高韧性、高抗冲和损伤容限、预浸料存储期长、量产能力强等优点。热塑性碳纤维复合材料结合了碳纤维和热塑性树脂的性能优点，且成型后不发生化学交联，能够二次熔化和再成型，便于材料的回收及循环利用，解决了热固性碳纤维复合材料使用期满后的处理问题。eVTOL头部主机厂中，Jaunt Air Mobility是一家研制富含热塑性复材机型的公司，其愿景是制造 99%可回收的飞机。Vertical Aerospace的VX4中使用的转子叶片、电池外壳、内饰和支架等部件都是使用热塑性预浸料制成的。日本东丽给出，UAM市场有望带动碳纤维复合材料需求增长，热塑性碳纤维复合材料基于其更低的成本和更高的生产效率，有望获得更快的增速。请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 图表12：日本东丽给出的碳纤维复合材料需求预测 资料来源：Advanced composites enabling eVTOL scalability-TORAY，中邮证券研究所 民航复材结构件验证采用“积木式方法”，传统航空碳纤维复材厂商占据先发优势。民航复材结构件验证采用“积木式方法”，将飞机研制过程中的试验验证环节根据试验件尺寸的大小划分成试样试验、元件试验、结构细节试验、次部件试验和全尺寸结构试验 5 个级别。采用该方法可以减小试验风险和降低成本，同时使得复合材料设计和适航审定规范化，是目前在复合材料飞机结构研制中普遍采用的验证方法。由于“积木式方法”需要大量底层材料性能和试样级试验，传统航空碳纤维复材厂商占据先发优势。国外，碳纤维供应商包括日本东丽、美国赫氏、索尔维等，东丽已经与 Joby和Lilium合作，这两家 eVTOL主机厂属于行业头部厂商。美国赫氏公司和索尔维公司也是早期进入者，分别与 Archer 和Vertical Aerospace 建立了合作。图表13：复合材料零件“积木式”试验框架 图表14：eVTOL 制造商及其碳纤维材料合作厂商 原始设备制造商 合作企业 产品 Joby Toray（东丽）复合材料 Lilium Toray（东丽）复合材料 Archer Hexcel（赫氏）复合材料 Vertical Solvay（索尔维）复合材料 Leonardo（莱昂纳多）复合材料机身 Overair Toray（东丽）复合材料 资料来源：民用飞机复合材料结构“积木式”验证试验规划探讨-季文等，中邮证券研究所 资料来源：中国复合材料工业协会，中邮证券研究所 请务必阅读正文之后的免责条款部分 13 国内，光威复材、吉林化纤、中复神鹰等碳纤维厂商，惠柏新材、上纬新材等树脂厂商，以及中航高科、中国恒瑞、安泰复材等碳纤维复材预浸料和零部件厂商拥有丰富的产业经验，多型产品可用于 eVTOL飞行器，有望率先受益。图表15：国内部分碳纤维复材相关公司 分类 公司 相关业务 碳纤维 光威复材 公司有已通过大飞机 PCD 适航认证且有成熟生产控制和应用体系的 T300 级，有在无人机上已得到广泛使用 T700S 级，还有在部分结构可能会用到的、在国内相对更成熟稳定的 M40J级，还有更先进的 T800 级和 M55J 级可供选择。吉林化纤 公司合作企业有飞行汽车等领域，与恒瑞、亿航等企业均有合作。中复神鹰 公司高性能碳纤维材料目前已经在与国内几家知名的飞行汽车（飞行器）的研制生产单位进行测试评价与试验，进展顺利，部分产品已经得到应用并通过了适航认证等相关验证工作。T800 级航空预浸料通过商飞PCD 预批准，碳纤维及增韧树脂均为公司自行生产。环氧树脂 惠柏新材 公司正在研发的项目 HP-RTM 树脂可用于低空飞行器。上纬新材 公司预浸料用环氧树脂系列与各种增强纤维材料的含浸性好，具有优越的机械强度，根据不同的客户需求应用于机器人、飞行汽车等领域，目前已有相关产品在测试中。预浸料和结构件 中航高科 公司已经为飞行汽车相关企业提供了复合材料原材料产品。中国恒瑞 承担沃兰特 VE25 X1 机身全部碳纤维零部件的模具开发制造、大部件生产，与沃兰特一起完成飞机部装和总装。安泰复材 安泰复材为相关企业提供 eVTOL 复合材料机身结构制造和装配。资料来源：iFinD，航空产业网，中邮证券研究所 2.2 动力和能源系统：采用分布式电推进，能源系统以纯电为主 eVTOL 采用分布式电力推进技术（DEP）。分布式电推进飞机是随着电动飞机发展而产生的，由电机驱动分布在机翼或者机身上的多个螺旋桨或风扇构成推进系统为飞机提供推力。DEP飞机利用推进-气动耦合效应，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。多推进器的冗余能力为飞机提供更可靠的推力保障。请务必阅读正文之后的免责条款部分 14 图表16：一种复合翼 eVTOL 动力系统架构图 资料来源：不同构型电动垂直起降飞行器动力系统的安全性评估-刘巨江等，中邮证券研究所 永磁同步电机是 eVTOL电机首选。永磁同步电机（无刷直流电机）是高功率电机，具有功重比较大、效率高和可靠性高的特点。电机具有相对尺度近似无关性，总功率相同时单个大功率电机和多个小功率电机系统的功率密度和效率基本一致，采用多个小功率电机驱动较小直径风扇的分布式电驱动系统可以在保证总功率不变的前提下有效增大涵道比、提高动力装置的控制和容错性能。同时，小体积的电驱动系统能够更方便地融入机身，提高飞机气动效率。飞机电推进系统中电机向更大功率、更高功率密度方向发展。Joby 采用的电机峰值功率达 236kW，重量仅 28kg。罗罗公司电气部正在开发三款电推进装置，1）升力电机重量不到 55kg，连续输出功率为 150kW，最大扭矩为 1600Nm；2）一款适用于第23/CS-23型通勤飞机的高功率、中速电动推进装置，功率水平320-400kW，电机重量不到160kg；3）一款全新设计的600-1200kW 涡轮发电机，用于混合动力推进系统。涡轮发电机的功率重量比为 4kW/kg。罗罗公司开发的eVTOL升力电机将用于 Vertical公司的 VX4 eVTOL。请务必阅读正文之后的免责条款部分 15 图表17：Joby 的eVTOL 电机 资料来源：Joby 官网，中邮证券研究所 电推进技术采用电能作为动力系统的部分或全部能源，包括油电混合动力、电池、燃料电池等，通过电机驱动升力和推进装置来提供飞行器所需的部分或全部动力，并通过顶层能量管理全面优化能量利用效率，有效降低飞行噪声和污染物排放。同时，电动力系统的功率特性对大气压力较弱的敏感性可显著增强动力系统的高原适应性，使电动垂直起降飞行器展现出较高的高原适用潜力。目前，国内外eVTOL主要采用纯电动力。从在研项目看，对于短航程、垂直起降的航空器，采用纯电动的方案占主要份额。考虑到飞机续航能力需求，UAM市场对混合动力系统存在一定需求。图表18：全球新能源航空器在研项目类型 资料来源：氢燃料电池支线飞机关键技术与发展展望-纪宇晗等，中邮证券研究所 相比新能车电池，eVTOL要求电池具有更高的能量密度。当前电池单体电芯的能量密度最高水平在 300Wh/kg 左右，电池包能量密度约 220Wh/kg，远低于航 请务必阅读正文之后的免责条款部分 16 空燃油的比能量。电池的技术限制了飞行器的航程，因此，航空业对动力电池单元能量密度提出了明显高于电动汽车能量密度的要求（近期300Wh/kg，远期目标500Wh/kg）。此外，eVTOL 独特的运行剖面和任务循环以及苛刻的运行环境对锂离子电池系统提出了更高的要求，为了应对紧急迫降需求，要在低电量状态下（如 20%SOC）依然保有高功率放电能力；为了满足空中出租业务等频繁使用场景，目前行业普遍需求在少于 15 分钟内充电至80%。目前采用三元锂电，未来可能采用固态、半固态、金属电池等。当前主流化学体系锂离子电池中，三元 NCA（LiNiCoAlO2）电芯具有最佳的能量和功率性能，但成本较高、安全性较低；LFP（LiFePO4）电芯具有最高的安全性，但能量密度只有三元 NCA 和 NCM 电芯的一半；相比之下三元 NCM（LiNiMnCoO2）电芯综合性能最佳，三元 NCM电池为当前 eVTOL使用最广泛的电池。图表19：eVTOL 和新能车对电池性能要求的对比 图表20：主流化学体系锂离子性能对比 资料来源：电动垂直起降飞行器的技术现状与发展-邓景辉，中邮证券研究所 资料来源：电动垂直起降飞行器的技术现状与发展-邓景辉，中邮证券研究所 正力新能采用超高容量的多元正极和硅基负极，提升单位重量活性物质的电容量，实现高能量密度，其航空电池在满足铝壳形态下的 320Wh/kg 高能量密度的前提下，依然可以达到 20%SOC 低电量状态下的 12C 以上大倍率放电性能。目前液态锂电池已接近能量密度上限，半固态/凝聚态、全固态电池电池可以大幅提升能量密度和安全性。国轩高科、卫蓝新能源、清陶能源、赣锋锂业等半固态电池单体能量密度达 360Wh/kg 及以上，宁德时代凝聚态电池能量密度达500Wh/kg。请务必阅读正文之后的免责条款部分 17 图表21：正力新能“三高一快”航空航天电池解决方案 资料来源：新华网，中邮证券研究所 图表22：航空动力电池相关企业及进展 公司 研发进展 宁德时代 2024 年4 月，公司凝聚态电池能量密度最高可达 500Wh/kg，正在进行民用电动载人飞机项目的合作开发。比亚迪 公司将与空客电池公司(Airbus BatteryCoC)密切合作，双方致力于为航空航天各类飞行器研发新型电池。孚能科技 2021 年，公司与国际知名电动飞行器制造商合作，用于 eVTOL 的电池产品已量产，搭载 285Wh/kg 电芯，飞行时间43 分钟，飞行速度 320km/h，飞行距离250km，已完成了载人电动飞行器的飞行测试。正力新能 2023 年5 月，公司推出了能量密度 320Wh/kg 的航空电池。荣盛盟固利 公司与辽宁通用航空研究院研发出 50Ah 电池系统，电芯能量密度由 240Wh/kg 提升至 300Wh/Kg 杰士汤浅 公司与关西大学合作开发出一款轻型高能量密度锃硫电池。Amprius 公司已验证锂离子电池可提供 500Wh/kg、1300Wh/kg，下一代电池定位为快速增长的航空产品提供动力。NASA 2022 年，NASA 宣称其研发的航空用固态电池取得了重大突破，研发成功的固电池的能量密度达到了 500wh/kg 资料来源：各公司官网，高工锂电，第一财经，中邮证券研究所 2.3 航电系统：飞机的中枢神经系统 2.3.1 综合航电系统 航空电子系统（Avionics），简称航电系统，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。航电系统作为现代飞机的重要组成部分，其设计水平直接影响飞机的安全性和可靠性，同时也影响飞机的经济性和舒适性。航电系统一般分为传感器系统（惯性导航系统、大气数据计算机、雷达、各种无线电导航接收机等）、控制系统（飞行控制系统、发动机控制系统等），以及作为 请务必阅读正文之后的免责条款部分 18 人-机接口的综合电子显示系统。航空电子系统的主要功能包括飞行控制、通信、导航、监视、显示等。不同类型的飞机根据其任务使命和应用环境不同，其航电系统的组成、功能和配置有一定区别。总体上看，航电系统主要功能是在飞机运行过程中，根据任务需要和环境特点，完成信息采集、任务管理、导航引导等基本飞行过程，为飞行机组提供基本的人机接口，保障飞机安全、可靠的完成相关任务。通常而言，军民用飞机通用的航空电子系统主要包括：核心处理系统：以核心处理计算机、机载嵌入式实时操作系统和机载总线网络等为基础，完成机上设备的互联互通，为各项系统任务提供基本的处理平台。综合显示系统：为机组人员提供全面、直观的飞行信息显示，如航向信息、姿态信息、高度信息、空/地速、位置信息、告警信息等，帮助机组人员准确及时地了解飞行状态和系统性能，从而更加安全高效地完成飞行操作任务。通信系统：主要用途是使飞机与外部保持双向语音和数据传输，确保飞机与地面之间建立稳定的通信联络。导航系统：通过多种导航传感器实时采集并解算飞机运行信息，为飞行中的飞机提供瞬时位置、方位等信息，从而引导飞机按照预定航线飞行。根据工作原理的不同，飞机导航系统又分为仪表导航系统、无线电导航系统、惯性导航系统等。飞行管理系统：根据飞机的实际任务需要，完成飞行过程中的航迹预测、自动控制和性能优化等工作，确保飞机的飞行航迹和剖面能够满足执行相关任务的需要。机载维护系统：实时接收、汇总和分析机上各系统提供的相关数据，及时发现、诊断和定位相关机载系统和设备的故障状况，并有针对性地制定并采取相关维护策略，保证飞机可靠运行。基于飞机使用需求，通用飞机航电系统还可以扩展自动驾驶、广播式自动相关监视（Automatic Dependent SurveillanceBroadcast，ADS-B）、基于数据链的气象/交通监视、合成视景、无线电高度表、自动定向机、测距器、防撞告警 请务必阅读正文之后的免责条款部分 19 系统（Traffic Alert and Collision Avoidance System，TCAS）、地形提示告警系统（Terrain Awareness and Warning System，TAWS）等功能。图表23：通用飞机航电系统基本功能需求 需求分类 功能描述 座舱飞行参数显示 大气、姿态、飞行计划、导航、发动机及机身传感器参数等信息 备份仪表显示 空速表、气压高度表、地平仪、磁罗盘等独立备份仪表显示 飞参采集 发动机、机电和传感器数据采集 通信 语音通信、机内通话、广播等功能 导航 地基无线电导航或卫星导航功能 监视 为管制台提供监视本机的航管应答功能 告警 飞机系统故障告警，包括灯光、显示、声音告警 资料来源：通用飞机航空电子系统架构研究综述-王焱滨，中邮证券研究所 目前国际上，美国在通用飞机航空电子领域居于领导地位，有多家企业可以提供完整的通用飞机航电系统货架产品。Garmin公司的G1000系统、Avidyne公司的 Entegra 系统、L3Harris 公司的 SmartDeck 系统等均是具有代表性的航电系统。我国的通用航空研制体系还有不小的差距，国内通用飞机所使用的航电产品主要依赖进口，自主研发水平亟待提高。据公开报道目前有“海鸥”300飞机采用了国产航电系统，但在系统架构设计、小型化设计和低成本化设计等方面尚属起步阶段。Garmin 是通航飞机综合航电系统主要供应商。Garmin 航电系统是现代小型飞机上普遍采用的一种航电系统，在全球各种通用飞机上的市场份额超过了90%，是通航飞机上标准配置的一种航电系统。在国内，由于 Garmin 航电系统操作简单、使用方便，已经广泛用于各轻小型飞机、直升机，涉及包括护林防火、飞播造林、紧急救援、空中旅游、航空摄影等各行业。Garmin 公司的 G1000 系统是目前应用最广泛的通用飞机航电系统，世界上大部分 4-9座中小型通用飞机均装备该航电系统。G1000系统由两台或三台综合显示器（PFD/MFD）、2 部综合无线电设备，以及大气机、航姿系统、S 模式应答机、