电动垂直起降飞行器（ Electric Vertical Takeoff andLanding，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，可按上游中游下游传统方式分类，上游为核心子系统供应商，包括能源系统、动力系统、飞控系统、通讯系统、导航系统以及机体等；中游为众多的 eVTOL 整机制造企业；而产业链下游则由地面基础设施、运营基础设施、低空公共航路、UAM 空管系统以及相应的运营企业构成。

数据来源：《城市空中交通及其新型基础设施低空公共航路研究综述》，东北证券

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%。

资料来源：Lilium 官网，中邮证券研究所

一、上 游

1.机体

机体制造属于成熟技术，壁垒不高；成本也基本是比较透明。由于eVTOL的体积较大，消费级或者工业级无人机机体生产厂家可能很难制作出这个尺寸的模具和产品，主要的供应商来自通航厂商。但是从技术的角度来讲，消费级或者工业级无人机机体厂商，汽车车体厂商均有实力进入这个领域。

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 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。

复合材料在 eVTOL 上的应用 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

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。      

图摄于安特狗航天航空科技

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。 

国内，光威复材、吉林化纤、中复神鹰、厦门长纤等碳纤维厂商，南京聚隆、金发科技、沃特股份、银禧科技、惠柏新材、上纬新材、普利特等树脂厂商，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，多种产品可用于 eVTOL 飞行器。

低空经济材料解决方案 图摄于南京聚隆展台

无人机制件 图摄于吉林化纤展台

2.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。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。

3.飞控系统  

飞控系统是无人机的“大脑”，也是eVTOL最核心的子系统，eVTOL主要依赖飞控系统实现飞行器的感知、控制和决策。目前类似的产品中，小型无人机的飞控系统和民航飞机及军用大型无人机的飞控系统市面上均有成熟的解决方案。然而eVTOL的飞行控制技术相比而言更加复杂，需要解决基于多旋翼垂直起降、基于常规固定翼水平飞行以及垂直-水平两种飞行模态的平稳切换等技术难题，国内厂家通常只掌握了其中一项技术。另一方面，eVTOL未来在城市内的大规模运行对飞控系统的自主性也提出了更高的要求。

图摄于莽龙防务展台

目前主要的飞控供应商有两类，第一类是传统的老牌飞控系统供应商，以军工单位，研究所及高校为主，包括中航工业618所、航天、北航、南航等，这类单位技术扎实，但是价格较高;还有一类是新兴的民营公司，比如致导、边界智控、创衡、翔仪等，也逐步成长起来，在军用项目和eVTOL领域积累了不少经验，性价比也比较高，更愿意为支持eVTOL未来在城市大规模运行而进行新领域的投入。

图摄于翔仪飞控展台

图摄于微克智飞展台

4.能源系统

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。

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

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。

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）。

无人机高比能固体电池 图摄与四川新能源汽车创新中心展台

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%。

氢燃料电池无人机 图摄于氢航科技

空冷型氢燃料电堆系统 图摄于氢航科技  

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。

无人机固态电池 图源：盟维科技

5.动力系统  

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。           

图摄于中俄联合实验室展台

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。

空中变距桨 图摄于豪克航空

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。

大载重动力套装 图摄于弦动科技

6.通讯导航系统

低时延、高稳定的通讯链路是保障 eVTOL 航空器在复杂城市低空环境下安全运行的有效前提条件。相比较甚高频通信系统（VHF）、卫星通信等传统航空通信方式，地面移动通信中的 5G 毫米波蜂窝数据链路在低成本、高可靠、广覆盖等方面具备突出优势。

图摄于大有万联展台

eVTOL 在低空空域飞行，更适合于基于 5G/5G-A 地面通信基站的通信模式。未来，随着卫星互联网的发展，地面基站与卫星互联网可协同满足 eVTOL 对通信的需求。此外，适航性要求，所有按照中国民航规章第 23 部适航的飞机，均至少配置双套 VHF 电台。

低空智联网示意图

导航系统是飞行器核心子系统之一，不仅为飞行器提供姿态、方位、速度和位置的信息，还提供飞行器的加速度和角速率，用于飞机的正确操纵和控制。

图摄于博伦思导航

eVTOL 导航系统有低成本要求，体积、重量、功耗等限制下技术难度较高。传统航空产业的组合导航系统过于昂贵，动辄上百万的价格无法满足 eVTOL 成本结构的需求。同时，eVTOL 飞机空间和电量有限，对组合导航系统的体积和功耗要求比传统民航高。低沉本要求和体积、重量、功耗等限制下，开发适合 eVTOL的组合导航技术难度较高。此外，eVTOL 飞行空域较民航客机更加复杂，有更多干扰因素，机队规模和密度也会大幅度提升，对单机智能化提出了更高要求。

二、中游  

中游为众多的 eVTOL 整机制造企业，目前 eVTOL 整个行业参与者梯队分为三类，一类是巴航、空客、波音为代表的航空厂商；第二类是大众、丰田、小鹏、吉利等车企；第三类为创业公司，如美国的 Joby Avation、德国的 Lilium、中国的亿航、上海峰飞等公司。

国内有30家以上企业进入eVTOL整机研发领域。不完全统计，现有15家载人eVTOL整机研发企业完成数千万元以上融资；有15家完成1:1样机下线并投入测试。中国的eVTOL整机企业大部分为科技型初创公司，甚至有5家成立不满3年进入了1:1原型机测试阶段。

在前期文章也给大家详述了《国内飞行汽车eVTOL企业10强》大家可点击查阅。 

三、下游  

下游则由地面基础设施、运营基础设施、低空公共航路、UAM 空管系统以及相应的运营企业构成。

地面基础设施：包括垂直起降机场、eVTOL 机库、应急服务站和物流集散地，还包括防护栏和随导悬索等装置。

低空公共航路：基于精准地理信息、动态地理围栏以及高速路网、移动公网等基础设施，为多航路预先规划的结构化航路。低空公共航路网需能满足各种类型的eVTOL 航空器的需求，比如固定翼在航路中运行要求更大的尾流安全间隔。

运行基础设施：包括通信、导航和监视等基础设施，支持城市空中交通的安全运行和管控。为了保障 eVTOL 航空器在复杂城市低空环境下的安全运行，需要具备低时延、高稳定性的通讯链路和导航系统。

UAM 管控系统：监控、协调和管理城市空中交通网络中的飞行器，确保飞行器安全高效飞行。UAM 使用的空域为 B、C、D 类无管制空域或程序管制空域，与城市地形空间耦合程度高，可能采用无人驾驶或远程遥控驾驶。

航空产业网 《eVTOL产业链分析:国内“飞行汽车”能否享受供应链红利?》

原文始发于微信公众号（艾邦智飞网）：eVTOL产业链解析