作者介绍：
蒋娜娜，容亿投资经理，清华机械工程博士，12年产业技术研发经验
重点关注新材料、新能源、智能硬件
赵炬，容亿投资合伙人，重点关注芯片器件、智能硬件、新能源、新材料。
编者按：
我们看到，eVTOL飞行器概念从2014年提出后，正在加速升温，大量资本涌入该领域。eVTOL商业化的目标已被提上日程，拥有了具体的时间表。
本文从eVTOL的起源出发，思考在“空中出行时代”如何把握技术开发与商业化发展路径之间的动态平衡，并借此探讨在未来出行变化的新趋势中面临的机遇与挑战。
希望能以此提供新的思考角度，期待与eVTOL领域的创业者与行业专家持续交流。
容亿观点
载人eVTOL是一个万亿规模的赛道，随着飞行器技术逐步成熟和产品具象化，载人eVTOL行业成为全球关注的新兴产业和资本竞逐的新蓝海;
载人eVTOL是一个万亿规模的赛道，随着飞行器技术逐步成熟和产品具象化，行业成为全球关注的新兴战略产业和资本竞逐的新蓝海。
随着电池电控电机技术、5G通讯、卫星导航、智能传感器、数字孪生等技术的成熟，eVTOL具备了引发新一轮航空革命的潜力。
初创的eVOTL企业的核心研发能力是飞机总体设计和配套飞控系统。
eVTOL载人飞行器商业化取决于飞行器何时通过商业航空适航标准、政府低空空域管理能力的提升以及相关法律法规的完善。
飞行器的安全性验证和产业化以及政府空域管理能力提升需要3-5年的时间，eVTOL可行的商业发展路径是先作为重载无人机使用，随着时机成熟再进入载人商业化运营。
行业背景
eVTOL（electric vertical takeoff and landing，电动垂直起降）的概念于2014年由美国直升机协会和美国航天航空协会引入。2016年Uber提出“Uber Elevate”空中出租车计划，引发欧美市场eVTOL 浪潮。NASA在2018年发布的报告中定义了UAM（Urban Air Mobility，城市空中交通），此后基于eVTOL的UAM成为各国政府关注的新兴产业和资本竞逐的新蓝海，各国民航管理机构都在着手构建UAM行业生态和产业布局，标准适航证已在研究制定过程中。
近几年来，汽车产业全面向新能源转型，推动了电池、电动机、电控系统的发展。同时，新型复合材料工艺、3D打印技术、5G通信技术、、卫星通讯导航、IMU、计算机运算和处理能力等关键技术的发展和产业链的成熟，为eVTOL行业的发展创造了条件。
目前，除了航空领域的波音、空客，汽车领域的大众、丰田、戴姆勒、吉利，科技公司谷歌、腾讯、英特尔等战略布局，还涌现出Joby、Archer、Volocopter、Lilium、EHang 等一系列明星eVTOL公司。
eVTOL现状
eVTOL目前有3类构型：多旋翼、复合翼和倾转翼。多旋翼构型航程只能达到复合翼、倾转翼的10~20%，适用场景有限，很难达到日常通勤的目的。全世界首个真正实用的垂直起降固定翼飞行器是鱼鹰V22飞机，所以在大多数人眼中倾转旋翼一定程度上成了eVTOL的代表。
倾转翼垂起动力和巡航动力复用，相对复合翼来说，虽然节省了一套动力系统的重量，但是倾转机构要克服旋翼高速旋转时的陀螺力矩，增加了结构重量，航程优势并不明显。同时由于倾转翼结构多了倾转机构和变桨距机构，增加了系统的复杂性，降低了可靠性。考虑到目前电机/电控所构成的电动力系统的MTBF（平均故障间隔时间）水平，倾转翼构型很难在短期内满足欧洲EASA SC-VTOL-001专用条件所定义的城市商业适航安全性要求（10的负9次方）。具有合理复合翼构型的eVTOL方案会大幅降低对单套动力系统的安全性要求，成为当前技术市场条件下最为平衡合理的选项。
当前各家eVTOL厂家的进展方面，Joby已经完成了247公里的空载全程飞行，目前已经进入G1，确定了适航审定基础。Joby作为倾转旋翼构型，同时按照FAR23部（正常类固定翼飞机）和FAR27部（直升机）的部分进行适航审定，技术难度大，适航存在很大挑战。Lilium多次在场内起降飞行，未发布过巡航飞行的视频，其采用的是倾转涵道风扇的全新技术，虽然在欧洲确定了适航审定基础（按照EASA SC-VTOL-001），但适航也面临比较大的挑战。Volocopter采用18个旋翼的多旋翼构型，目前已经完成了多个城市的演示飞行，可能成为第一个通过适航的eVTOL飞行器。国内亿航的Ehang216飞行器也在国内外各城市进行过多次的演示飞行，民航局也接受了其作为无人机的适航审定申请。Volocopter和Ehang216都是多旋翼构型，航程局限性很大。Beta作为滑跑的纯固定翼飞机已经完成了飞行，但尚未进行垂直起降试飞。Archer、Vertical Aerospace等均没有离地试飞。国内厂家方面，峰飞发布了V1500的飞机垂起离地的视频，牧羽航空发布了吊装情况下的垂起离地的视频。
从各家eVTOL厂家的进展可以看出，作为一种新兴的交通工具，均还处在早期研发和工程化阶段。相对而言，Joby的进程领先国内厂商1.5年左右的时间，国内的eVTOL公司（多旋翼构型除外）基本处于同一起跑线。如果把单架eVTOL飞机累计飞行5000公里不发生严重事故作为飞机80%成熟的标志，那么只能垂起悬停的飞机，算达到10-20%的成熟度，而单次无人飞行达到200公里以上的飞机，为60%～70%的成熟度。eVTOL作为无人机销售，必须要达到80%以上的成熟度才有商业应用价值。
eVTOL飞行器完全不同于传统的通航飞机（固定翼或者直升机）。传统的通航飞机必须依赖飞行员的操控，自动驾驶只是辅助，所以通航飞机厂是一个“主机厂进行总体、气动、结构的设计和生产，向航空产业链的供应商（国外或者国内）采购设备进行集成、试飞、测试和适航“的模式。eVTOL飞行器不需要通过飞行员依靠传统的“杆—舵”连接进行飞行，飞行员其实是对飞机发出操作指令的操作员，飞行姿态完全依赖于飞控计算机自动控制各个旋翼和舵面，所以飞机总体结构和飞控系统是强耦合系统，这两者共同构成了飞机安全性保障的核心要素。因此我们认为eVTOL初创公司的核心研发能力是飞机总体设计和相应的飞控系统（软硬件）开发能力。传统通航企业很容易完成结构部分的工作（这是其优势所在），但是如果不具备飞控研发能力，完全依靠外部协作，很难实现飞行器飞行性能和安全性能最优化。
商业发展路径
满足航空安全性的技术集成和产业化实现需要时间和过程，低空空域管理也需要逐步完善，两个条件都满足后才有望获得适航审定进而开启商业化运营。目前Roland Berger、Porsche Consulting、Morgan Stanley等研究机构和eVTOL相关企业的共识是eVTOL飞行器最快能够在2025年后完成适航审定，2030年以后才会逐步商业化。
eVTOL飞机能够通过适航和开启载人商用至少需要3-5年的时间。eVTOL公司需要做好打持久战的准备，比较可行的方案是先无人再载人，通过无人机的应用产生盈利，自我造血，逐步提高产品稳定性和安全性，待飞行器通过适航审定，相关政策法规出台后再转向载人领域。
在特殊适航证适用的限定区域，在医疗救助（比如紧急医疗物资运输等）、灾害救援（消防、水灾物资运送等）、偏远山区、高原、海岛、油田等物流输送场景中不断拓展可能性，积累足够的飞行小时数，从而验证飞机设计和构型的合理性、材料和组件的可靠性、飞行安全性和经济性、供应链的充足和稳定性，探索商业运营的盈利模式等等，为下一步的载人飞行打下坚实的基础，也给监管部门和投资者足够的信心，为适航、基础设施建设和飞行器长期研发投入起到支撑和助推作用。
eVTOL企业取得标准适航证以后，从安全性的角度考虑，应用也是需要从非人员密集的区域逐步推广，比较可能的演进路径是先特种应用，比如观光旅游、医疗救助、灾害救援等的人员运送，接着可能是各区县到机场的摆渡，然后是作为城际高铁补充的城际出行，最后才会是像滴滴打车一样的共享出行。摩根士丹利2021年预测，UAM整体市场未来将达到1万亿美金。
投资分析
eVTOL会引起人类交通方式的又一次变革，潜力和市场规模都极具想象空间。我们预计大规模量产的eVTOL价格在100万人民币以内，如同国内电动汽车和新能源产业发展的路径一样，中国将成为eVTOL最大的制造基地。
eVTOL飞行器有很高的技术壁垒。eVTOL开发的核心技术难点之一是如何在成本可控的条件下达到商业飞行适航能力。从技术层面看，初创公司的核心研发能力是飞机总体设计和飞控系统。飞机总体设计需要结构强度计算、总体气动设计，颤振导数计算，这些仿真主要针对结构设计和部件的设计，达到局部最优。飞机整机的性能的最优需要大量的实际飞行大强度的测试和优化。
eVTOL飞机是一个复杂耦合系统，需要依靠多物理仿真系统来提高整机开发和测试效率。所谓多物理仿真系统，是建立高精度的数字飞机模型，利用持续更新的传感器数据对构件或系统在计算机内和虚拟空间内进行多尺度仿真，高保真、高集成地模拟物理实体的状态，验证飞行器性能及极端状况下的故障表现，实现“边设计，边试验，边修正”。
先进的多物理整机的仿真能力，可以实现系统总体设计/优化、飞控算法的开发和优化、地面台架测试联调、时效性/安全性分析等，能够大大缩短开发周期和降低研发成本。领先的开发技术将成为初创企业研发的先发优势，必将在未来的竞争中脱颖而出。
我们认为，目前资本对于eVTOL青睐有加，只是行业尚处于早期阶段，产品在耐久性、安全性、经济性、商业路径选择、适航认证等方面都需要经历一个落地的过程。在此之前，需要企业有自身的造血能力，不断迭代产品，提高安全性，最终通过适航审定，实现城市空中载人飞行梦。
关于容亿投资
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