复合材料的应用，将为低空经济的发展注入新的活力

2024年“低空经济”首次被写入政府工作报告，提升至国家战略发展高度。

低空经济是指，以民用有人驾驶航空器和无人驾驶航空器的低空飞行活动为主体，辐射带动航空器研发、生产销售，以及低空飞行活动相关的基础设施建设运营、飞行保障、衍生综合服务等领域产业融合发展的综合经济形态。

根据罗兰贝格估计，到2030全球投入商业运营的eVTOL数量将达5千架，2050年达16万架。摩根士丹利预测，到2050年，未来城市空中交通（UAM）可触达的全球市场规模将达9万亿美元，中国的潜在市场规模将达到2.1万亿美元。

电动垂直起降飞行器（eVTOL，Electric Vertical Take-off and Landing），是一种能够应用于城市空中出行的载人低空飞行器，此类飞行器的重点是纯电力驱动和垂直起降。相比传统直升机，载人eVTOL纯电驱动、噪声低、性价比高、更加环保，是一种更符合未来城市空中交通系统的产品。eVTOL用复合材料主要部位如下图所示：

低空经济概念最初于2021年在《国家综合立体交通网络规划纲要》中被首次提出，是以各种有人驾驶和无人驾驶航空器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态，具有产业链条长、辐射面广、成长性和带动性强等特点。

目前，已经进行商业化探索的应用领域有物流、农业、旅游等。此外，潜在的低空飞行场景还有许多，可以按照生产作业类、公共服务类、航空消费类这三类进行细化产业门类和服务链条的拓展。从飞机类型来看，无人机和eVTOL（electric Vertical Take-off and Landing，即电动垂直起降飞行器）预期是用量最大的两个机型，这篇文章重点梳理eVTOL的发展现状。

eVTOL是低空经济的重要载体之一，备受一二级市场投资人关注。去年许多公司完成了融资并进行了重新估值，行业内人士普遍感到这一领域即将迎来爆发。这一趋势不仅受到国内政策的推动，国际上也有许多积极的动态，如Joby获得TC认证的进展，以及巴黎奥运会和大阪世博会等事件计划使用eVTOL进行试飞。这些消息让一级市场的投资者和eVTOL产业链的参与者感到兴奋。二级市场之前反应相对平淡，但近期投资人看到这个行业的关键转折点，市场热度迅速提升，原因主要有以下3点：

（1）低空经济的政策定位显著提升。该领域之前主要由民航局和工信部推动，2023年12月“低空经济”被纳入中央经济工作会议的议程，战略地位得到了显著的提升。进入2024年后许多地区加快了政策出台的步伐，高级别领导也开始积极参与专题研讨，如苏州的领导直接要求报备项目，各地都在将其视为一项重要任务，尤其是一些省级领导，他们正积极与企业交流，探索地方发展的最佳模式。

（2）部分城市已经开始试点，为低空飞行提供了广阔空间。合肥基本全域开放；深圳作为大力发展低空经济的地区，低空开放区域大，除部分中心城区和民航机场区域，其余低空区域都已开放；上海多集中在金山、奉贤、嘉定等郊区，中心城区暂无低空开放区域。随着深圳、合肥、上海这些场景逐渐进入公众视野，后续预期会有更多的城市开启试点项目。

（3）eVTOL产品陆续进入取证阶段，商业化落地节奏加快。目前，全球范围内eVTOL企业正积极进行相关的认证工作，这使得整个行业商业化成为一种可能。2023年10月13日，亿航智能自主研发的EH216-S无人驾驶载人航空器系统获得中国民航局颁发的型号合格证（Type Certificate），同年12月21日，获颁标准适航证（Airworthiness Certificate），并交付第一批客户。认证后交付客户的EH216-S无人驾驶载人航空器，将会在低空游览、城市观光等场景开展商业化运营，并持续扩大各类运营场景的布局和落地。

- 中国有超过30家企业进入eVTOL整机研发领域。

 - 约有15家载人eVTOL整机研发企业完成了数千万元以上的融资。

- 约15家完成了1:1样机下线并投入测试。

 - 中国的eVTOL整机企业多为科技型初创公司，部分企业成立不满3年就已进入原型机测试阶段。

技术路线:在调研的32家eVTOL整机企业中，采用复合翼方案的有15家（46.9%），倾转/矢量推进方案的有11家（34.3%），多旋翼方案的有11家（34.4%）。

企业类型:

 - 科技型初创公司：如时的科技、沃兰特等。

- 汽车行业相关机构：如吉利汽车集团、小鹏汇天等。

 - 大型航空航天国企下属机构：如商飞北研、中航通飞等。

 - 无人机产业企业：如深圳凌悦、天津斑斓等。

适航取证进展:中国民航局为亿航颁发了全球首个eVTOL航空器型号合格证，峰飞航空科技的V2000CG eVTOL也获得了型号合格证。

产业链发展:

- 电池技术是eVTOL发展的关键，国内有多家电池厂商愿意为eVTOL/UAM整机项目做定制化开发。

 - 航电设备研发基础较弱，但随着行业发展，越来越多的企业愿意加入航空供应链。

城市群运营试点:粤港澳大湾区和长三角城市群在eVTOL产业发展上表现活跃，有政策支持和市场需求。

- 全球共有983型eVTOL概念产品，其中48%为多旋翼型，16%为升力+巡航型，36%为矢量推进型。  

- 国外头部企业如Joby Aviation、Lilium、Volocopter等有明确的适航取证和投入商业运营的时间表。

国外产业链发展:

 - 动力电池技术是关键，各国有明确的发展目标和技术路线图。

 - 航电和机载设备配套领域，传统机载设备配套企业和新兴初创公司并存。

城市群运营试点进展:国外如加州硅谷湾区、纽约大都市区、东京大都市区等在eVTOL运行探索上表现积极。

尽管中国eVTOL产业发展势头强劲，但仍面临技术瓶颈、市场准入及人才短缺等挑战。与此同时，与全球领先企业的竞争亦日趋激烈。然而，这些挑战亦孕育着巨大的机遇。通过加强技术创新、优化市场环境及培养高素质人才等措施，中国eVTOL产业有望在全球竞争中脱颖而出。

随着技术的不断进步与市场的不断拓展，eVTOL与UAM（城市空中交通）将实现深度融合。未来，eVTOL将成为城市空中交通的重要组成部分，为人们提供更加便捷、高效的出行方式。同时，随着无人驾驶技术的不断发展，eVTOL的自动化程度将不断提高，进一步推动其在各个领域的应用。

碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）是由碳纤维和树脂基材组成，其中碳纤维的形式有短切纤维、各种纱、各种纺织物，树脂基材是以一种树脂为基础，在其中分别加入固化剂、催化剂、增塑剂和一些特殊功能颗粒，组成的高分子混合物。增强体碳纤维主要承受外力。而模量高、强度低的基材树脂固定纤维、维持形状，转递外力。两者优势互补、强弱搭配、得益相彰，可满足飞机受力结构件的要求。

碳纤维复合材料（CFRP）在飞行汽车领域的运用前景非常广阔，主要得益于其出色的物理性能和轻量化优势。

1. 碳纤维复合材料具有低密度和高强度的特点，这使得它们在飞行汽车的轻量化设计中扮演着重要角色。轻量化对于提高飞行效率、增加载荷能力和延长续航时间至关重要。

2. 碳纤维复合材料的拉伸模量和强度远高于传统金属材料，这为飞行汽车的结构稳定性和安全性提供了保障。

3. 碳纤维复合材料具有良好的耐疲劳性能，这对于飞行汽车在频繁起降和长时间运行中保持性能至关重要。

4. 碳纤维复合材料不受腐蚀影响，这使得它们适合于飞行汽车在各种恶劣天气条件下的应用。

5. 碳纤维复合材料可以通过不同的制造工艺定制成各种形状和结构，这为飞行汽车的设计提供了灵活性。

6. 随着碳纤维生产技术的进步和成本的降低，碳纤维复合材料在飞行汽车中的经济性越来越受到重视。

7. 碳纤维复合材料能够适应不同的环境条件，包括高湿度、高温等，这对于飞行汽车在多变的气候条件下运行非常重要。

8. 根据市场研究，飞行汽车市场预计将在未来几十年内实现显著增长，这将带动碳纤维复合材料需求的增加。

螺旋桨是eVTOL电驱动系统关键组件，材料、工艺等高要求。螺旋桨负责将来自电机的动力转化为升力或推进力，实现eVTOL的垂直起降、巡航等不同飞行状态。螺旋桨需要满足高气动效率、结构强度、噪声控制、可靠性等多重要求，同时最小化能量消耗。类比新能源汽车驱动系统，eVTOL的螺旋桨类似于汽车的“车轮”，但因为螺旋桨的工作介质是空气，因此对材料、造型工艺、可靠性等会有更高要求。

碳纤维螺旋桨成主流，制造工艺及设备门槛高。螺旋桨材料及叶片设计与系统能效高度相关，叶片材料通常是轻质且强度高的复合材料，如碳纤维或玻纤增强塑料，现有eVTOL螺旋桨多为碳纤维复合材料，例如小鹏汇天X2。碳纤维螺旋桨的制造工艺和设备要求较高，碳纤维还是eVTOL机身、机翼、座椅等核心中大型部件的主要用材。

图：小鹏汇天的碳纤维桨叶、碳纤维全机身

资料来源：小鹏汇天官网，中金公司研究部

光威复材：国内碳纤维龙头厂商，形成了从原丝开始的碳纤维、织物、树脂、高性能预浸材料、复合材料制品的完整产业链布局。

吉林化纤：国内粘胶长丝龙头厂商，打造了原丝、碳纤维、复材的碳纤维产业链。

威奥股份：下子公司时代新材主要从事复合新材料、纤维新材料的研发、生产及销售。公司具备生产飞行汽车碳纤维复合材料的能力。

中航高科：2015年度,公司通过重大资产重组,将主营业务延伸至航空新材料领域。注入中航复材,优材百慕,优材京航等三家具有一定规模和行业竞争优势的优质资产:本次注入的资产均依托中航工业和中航高科及其下属高科技企事业单位,多年来一直从事航空新材料及其民品转化业务。3月29日业绩说明会上表示，公司已经提供复合材料原材料产品给低空电动飞行器头部企业。

惠柏新材：主营业务为特种环氧树脂的改性与生产。已自主研发“环氧树脂IPN增韧技术”等核心技术，使其能与碳纤维更好的结合，将碳纤维的性能得以充分发挥，极大扩展了预浸料用环氧树脂的应用范围，可应用于无人机、汽车轻量化等领域。且目前公司产业已经在向下游碳纤维复合材料领域延伸，新建2000吨复合材料项目已确认是碳纤维复合材料！

中复神鹰：是一家专业从事碳纤维及其复合材料研发、生产和销售的国家高新技术企业，3月28日在互动平台表示，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。

中简科技：高性能碳纤维、织物、复合材料及相关产品的开发、制造、销售，2024年4月7日在互动平台上表示，碳纤维复材以其良好的可设计性及轻质高强等特性，可广泛用在国民经济多个领域，飞行汽车是碳纤维未来应用的重要方向之一，将对行业发展产生积极作用。公司将积极拥抱新的场景和领域，争取进一步扩大产品应用范围。

双一科技：树脂基复合材料生产商，产品包括风力发电机舱罩、风电叶片、非金属模具、碳纤维制品等。

安达维尔：航空工业服务商，主营航空机载设备、航空维修、测控及地面保障设备。子公司耐思特瑞科技主营碳纤维、高性能纤维及复合材料。

低空经济的发展前景广阔，复合材料作为关键材料，将在其中扮演越来越重要的角色。随着技术的不断进步和市场的不断扩大，我们有理由相信，低空经济将成为推动经济发展的新动力。

低空经济的崛起，不仅是科技进步的体现，也是人类探索未知领域的勇敢尝试。复合材料的应用，将为这一新兴产业的发展注入新的活力。让我们共同期待，在不远的将来，低空经济能够带来更多的惊喜和可能。