在全球航空业经历深刻变革的当下,eVTOL作为空中交通与地面交通的创新性延伸,正引领着新一轮交通革命。
eVTOL(electric Vertical Take Off and Landing)电动垂直起降航空器是一种以电力为主要动力、采用分布式电推进技术、能够垂直起降的新型航空器。相较于传统航空器,eVTOL无需跑道和机场,安全性高、成本低、噪声低且零污染,这些革命性优势预示着eVTOL有望成为高铁、地铁、出租车等地面交通的有效补充,甚至成为替代方案。未来,eVTOL有望在城市空中交通领域发挥关键作用,重塑社会运行模式和人们的出行生活方式。
eVTOL是民航、直升机和新能源汽车三大领域技术融合的产物。
它继承了固定翼飞机的航电飞控技术、直升机的垂直起降技术,以及新能源汽车的三电系统和新材料技术,形成了一种创新的空中交通工具,开启了城市空中交通的新时代。
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民航业的演进:
回顾固定翼飞机的发展史,从20世纪初莱特兄弟的划时代首飞,70年代喷气式客机的广泛采用,到近年来国产大飞机的快速发展,航电飞控系统经历了从机械式、电传操纵到自动化、智能化的发展演变,为eVTOL的精确飞行控制提供了坚实基础。
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直升机的发展:
直升机的发展以其垂直起降能力为核心。20世纪初,法国布雷奥兄弟制造的首架试验型直升机为这一技术奠定了基础;1939年,西科斯基推出的首架实用型直升机VS-300,标志着直升机进入实用新阶段;进入现代,直升机在材料、航电和动力系统的持续创新,使其在军事、救援和运输等领域广泛应用,为eVTOL的垂直起降技术提供了关键的技术支撑。
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新能源汽车的突破:
自1830年代首辆电动车问世以来,新能源汽车技术实现了从低效到高效的跨越。20世纪末,特斯拉等公司引领了电动汽车的商业化浪潮。电动汽车的快速发展,推动了三电系统(电池、电机、电控)的成熟和新材料技术的应用,为eVTOL提供了高效环保的动力方案和轻量化结构。
中国eVTOL产业的蓬勃发展,得益于商飞在民航领域的创新突破以及中国新能源汽车在全球的领先地位。这一战略性新兴产业的加速成长,预示着中国在全球低空经济领域的影响力和竞争力将持续增强。
eVTOL作为航空领域的创新成果,
与传统的直升机和通航飞机相比,在安全、成本、效率等多个维度上展现出卓越的性能优势。
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安全性优势:
eVTOL采用电力驱动和分布式电推系统,电力驱动简化了机械结构,多重冗余技术保障了故障情况下的安全运行,目前安全性能可达到与固定翼飞机相当的10^-9最高等级。
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成本优势:
eVTOL的采购成本和运营成本远低于传统航空器。每公里运营成本仅为0.2美元,能源成本低至0.05美元,远低于直升机和通航飞机,在城市空中交通的成本效益尤为突出。
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效率优势:
eVTOL的垂直起降特性极大地降低了对传统机场和跑道的依赖,其垂直起降场的建造成本在百万级水平,远低于通航飞机所需的数亿级基础设施投入。
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用户体验:
eVTOL的噪音水平控制在15-60dB区间,远低于直升机的90-120dB,提供了更安静的飞行体验。
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绿色环保:
eVTOL实现了零碳排放,对于推动现代城市可持续交通发展具有重要意义。
(资料来源:公开信息整理)
此外,
eVTOL在空域利用方面也有自己独特的优势
。传统通航飞机和直升机的飞行高度通常与军用航空器的空域存在较大重叠,这种重叠给高空空域的协调管理带来不小的挑战。而eVTOL主要在低空空域活动,飞行高度一般不超过1000米,这与军用航空器的飞行高度形成了明显的区隔,不仅简化了空域协调的复杂性,还有效避免了空域冲突,激发了巨大的社会和商业潜力。
(资料来源:国家测绘局国土司、中国军网、航空工业)
评估eVTOL出行是否划算,应综合考虑两个关键因素:时间效率和经济性。
时间效率涉及到eVTOL在不同航程中所展现出的快速响应和点对点的运输能力,这在现代快节奏的生活中具有显著的价值;经济性则需要综合考虑票价、运营成本、折旧费用等多方面因素。以下我们结合不同航程区间,将eVTOL与现有其他交通方式进行综合对比。
时间效率方面,eVTOL在20-400km的中短途出行中最具便捷性。
根据Porsche Consulting的预计,民航客机主要满足400km以上的长途出行需求,火车和高铁则覆盖800km以内的中长途需求,汽车主要承担400km以内的中短途出行需求。对于20-50km的市内交通,eVTOL凭借更短的出行时间,将对汽车和地铁等传统交通方式产生强替代效应。而在100-400km的城际交通领域,eVTOL将与城际大巴、汽车及高铁等形成竞争关系,相比之下eVTOL的便捷性更具吸引力。
(资料来源:Porsche Consulting)
经济性方面,eVTOL同样具有竞争力,尤其是在50-200km的航程范围内经济效益明显,能够为乘客提供比专车更为经济的出行选择。
我们首先设定一个假设性的运营票价模型。以一款5座商用eVTOL为例,我们对其从虹桥机场到浦东机场的经济性进行了测算。在每位乘客票价设定为200元的假设下,我们预计该型号eVTOL的单机年经营利润可达200万元,运营利润率高达28%,且固定资产回本周期仅为4.3年,远低于民航飞机平均超过10年的回本周期。
基于前文的票价假设,我们进一步比较了eVTOL与地面交通(包括驾车/经济型打车/专车/高铁)和直升机在不同航程下的经济效益:
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以上海虹桥机场到浦东机场的55公里短途行程为例,eVTOL以13分钟的飞行时间和200元的价格,不仅提供了远超驾车的效率,也比专车更具经济性。
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以上海虹桥机场到苏州湾候机楼的87公里中等距离为例,eVTOL的票价远低于直升机和打专车,虽然价格略高于高铁加打车,但时间效率的优势使其更具吸引力。
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对于上海虹桥机场到无锡硕放机场114公里的较长距离,eVTOL的票价远低于直升机和打经济型快车,虽然高于高铁加打车的价格,但其时间效率的优势依然使其成为一个极具竞争力的选择。
(资料来源:高德地图、华兴资本测算)
然而,我们也注意到eVTOL在长距离飞行中可能面临电池续航的挑战,尤其是在100公里以上的航程,电池锁电可能会影响其经济性。以亿航EH216-S为例,其型号合格证规定落地时最低剩余电量必须保持在25%以上,这意味着eVTOL在长距离飞行时可能因无法充分利用全部电池容量从而影响其经济性。尽管如此,eVTOL在中短途行程中展现出的时间效率和经济性优势,使其成为城市快速交通的有力竞争者。我们也期待未来电池技术的发展革新,为eVTOL解锁更长的航程和更广泛的应用场景。
全球范围内,eVTOL正受到前所未有的关注,一场航空业的变革正在悄然上演。在低空经济的全球版图中,美国、欧洲和中国展现出积极布局的态势,各自以其独特优势塑造着产业的未来。
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美国:全球低空经济领先者。
美国凭借通用航空领域的领先地位确立了低空经济的先发优势。政策支持、军民融
合以及空域开放,多重因素助力美国率先在全球低空经济产业中占据领先地位。
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欧洲:初步形成产业链生态。
欧洲的制造业和航空业优势进一步扩展到低空领域,其在低空产业的布局同样领先。U-Space、UAM、空域管理、航空AI应用等多元化项目,为欧洲eVTOL产业的发展提供了全方位支持。
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中国:后发先至的创新推动者。
我国虽然在低空经济领域起步较晚,但是发展势头强劲,正迅速缩小与国际先进水平的技术差距。特别是在新技术的研发和新业态的探索方面,中国展现出强大的市场竞争力,正在全球范围内形成后发先至的竞争优势。
(资料来源:公开信息整理)
中国在低空经济领域发展势头迅猛,政策红利的全面释放为行业发展注入新动力。在全球低空竞争愈发激烈的背景下,中国扮演着越来越重要的角色。
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国家战略的前瞻布局:
自2021年《国家综合立体交通网规划纲要》首次将“低空经济”纳入国家战略,到2023年的中央经济工作会议明确其为战略性新兴产业,再到2024年低空经济首次被写入政府工作报告,低空经济的地位不断提升。
2024年12月27日,中国国家发展改革委低空经济发展司正式成立,
强调“发展低空经济是以习近平同志为核心的党中央作出的战略部署”,反映出国家战略层面的高度重视。
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地方政府的协同响应:
地方政府在中央政策指导下积极响应,形成了政策合力。截至2024年,超过30个省市已将低空经济纳入地方政府工作报告,出台了50余份支持政策。通过设立专项基金、完善基础设施等措施,各地为低空经济发展注入了强劲动力。
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试点项目的开局效应:
2024年11月18日,中央空管委宣布将在合肥、杭州、深圳、苏州、成都、重庆六个城市开展eVTOL试点,并将600米以下的空域管理权将下放给地方政府。这一政策突破标志着我国低空空域管理改革迈出了实质性步伐。建议持续关注后续政策推进,特别是在eVTOL空域开放相关的政策突破,有望为eVTOL产业发展带来切实利好。
eVTOL产业正在经历供需两端的质变,预示着产业黄金时代的来临。从供给端的空域开放、基础设施建设、人才培养和产业链积累,到需求端城内城际交通需求痛点的日益突出,eVTOL产业正在迎来规模化增长的拐点。
供给端:产业生态成熟蜕变
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空域管理改革:从顶层设计走向地方试点突破。
自2010年发布《关于深化我国低空空域管理改革的意见》以来,我国空域管理逐步向开放和高效的方向发展。2023年《空域管理条例》进一步确立了军民融合、集中统管、管用分离、安全高效的原则,将空域分为管制和非管制空域,并实施报备制度,显著提高了空域审批效率。2024年底,中央空管委宣布将在合肥、杭州等六个城市开展试点,将600米以下空域管理权下放至地方政府,空域管理改革正式从顶层设计走向实践落地,进一步提升了空域使用的灵活性和高效性。
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基础设施建设:未来三年有望建设超3万个低空起降点。
我国低空起降场建设正快速推进,地方政府纷纷制定了建设目标。深圳市已建成249个低空起降设施,计划到2026年增至1200个,规模全国领先。苏州已建成102个低空起降点(截止2024年10月),计划2024年底增至500个,实现全市域成网布局。安徽省计划到2027年建设20个通用机场和500个起降点,山东、上海、四川、广东等其他省份也在积极布局,预计到2027年全国数量突破3万个。这些基础设施将显著降低eVTOL商业化的运行壁垒。
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跨界人才培养:航空、汽车、无人机等产业发展积累了人才储备。
C919、ARJ21等国产大飞机项目培育了大量航空研发和适航审定专家,新能源汽车领域孕育了电池、电机、电控技术人才,军机领域积累了系统集成与飞行控制专家,无人机产业则培养了大量自动化和智能控制技术人才。这些跨领域的专家共同构成了多层次高素质人才储备,跨界合作的协同效应也为我国eVTOL行业注入强大的创新动力。
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产业链配套完善:
新能源、航空等国产供应链的发展提供了产业链基础。
我国在新能源三电系统和新材料领域优势明显,为eVTOL提供了技术和产业支持。民航大飞机项目带动的航电、飞控、发动机等高端制造产业链,以及无人机领域积累的自动化、智能控制技术,都为eVTOL行业的核心技术攻关和产业化应用奠定了坚实基础。
需求端:地面交通痛点频发
在国际竞争和国内供需变化的双重驱动下,中国的eVTOL产业正迎来一个前所未有的黄金机遇。与传统民航业相比,eVTOL行业有望借助政策东风与技术创新,在全球空中出行领域实现“弯道超车”,并复制新能源汽车的成功路径。我们相信,政策红利期和产业成熟期的当下是提前布局eVTOL产业链的绝佳时机。
根据美国垂直飞行协会(VFS)发布的最新统计,
全球目前有超过1000个eVTOL研发项目,其中完成全尺寸机首飞的不到30家,已经进入到适航审定阶段的不到20家,完成转换飞行的仅有不到10家
。国外企业以Joby、Archer为代表,国内企业以亿航、沃兰特、沃飞、峰飞为代表,这些公司在技术开发与适航认证方面走在行业前列,成为eVTOL商业化的先锋。
中国:eVTOL产业蓬勃兴起,百花齐放
中国eVTOL行业吸引了众多初创企业的加入,目前有近10家企业进入到适航阶段。亿航EH216-S已成功集齐三证,是全行业唯一完成全适航认证的企业。峰飞V2000CG已取得载货TC证,成为国内无人驾驶适航认证的代表性案例。沃兰特和沃飞两家均已完成转换飞行,并成功召开首次审定会及AEG评审会议,产品和适航进展行业领先。由此可见,中国在eVTOL领域的技术实力和市场潜力正在逐步显现。
(资料来源:各家公司官网、微信公众号)
海外:eVTOL行业格局分化,美国引领市场
美国的eVTOL企业处于绝对的行业领先地位,Joby的载人eVTOL已根据TIA顺利完成了FAA的首次测试,TIA是TC认证的最后一个阶段,此次进展标志着Joby在国际适航认证方面达成了关键性里程碑。此外,Archer的载人eVTOL也已通过FAA的G1审定基础。相比之下,德国的eVTOL企业Volocopter和Lilium,均因运营管理和资金链问题遭遇了破产困境。
全球eVTOL行业已进入分化阶段,呈现出冰火两重天的行业现状。
(资料来源:各家公司官网、公开信息)
当前eVTOL行业呈现百家争鸣之势,我们认为可以从
团队底蕴、研发实力、适航认证、供应链管理、商业化路径、产业生态构建、融资能力
等七个维度来评估eVTOL企业的综合实力,进而甄别出最具成长潜力的低空独角兽企业。
深厚的团队底蕴是eVTOL企业取得成功的基石。eVTOL处于民航、汽车、无人机等技术的交叉领域,行业玩家大致可以分为四类:
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第一类是
航空航天背景
,这类企业擅长按民航客机的安全性标准和生产验证流程来设计eVTOL,在体系化研发和适航审定方面有非常成熟的经验;
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第二类是
汽车主机厂背景
,这类企业倾向于借鉴汽车的设计来制造飞行汽车,在电动化、智能化技术以及大规模制造方面有深厚积累;
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第三类是
无人机和航模背景
,这类企业通常能够快速进行产研迭代,在飞行控制和自动化方面有较强的技术实力;
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第四类是
院校背景
,这类企业依托于科研院所,拥有深厚的科研实力和资源优势。
(资料来源:华兴资本研究)
对于初创公司而言,评估其团队能力时,不仅要关注创始团队的经验背景,还需要对团队整体
专业覆盖的广度与深度、研制体系的完整性
等多维度综合评估,进而判断企业在未来是否具备持续的成长性和发展潜力。
持续的技术创新和研发实力是推动eVTOL发展的核心动力。
从第一性原理出发,eVTOL的本质是一种新型交通工具,其客户在决策时主要考虑三个因素:安全、效率、成本。
因此,eVTOL企业在确定产品路线和技术构型时,必须以客户需求为导向,确保设计出兼顾安全、效率、成本的最优产品。
产品定义与市场定义匹配
当前eVTOL企业的发展路径呈现出明显的多样性,从产品分类来看:
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基于设计用途:
可分为载人eVTOL、载货eVTOL,以及兼容载人载货的eVTOL;
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基于运行模式:
可分为有人驾驶eVTOL和无人驾驶eVTOL;
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基于动力形式:
可分为纯电eVTOL和混动eVTOL;
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基于技术构型:
可分为多旋翼、复合翼、倾转旋翼等技术方案。
eVTOL企业想要从激烈的市场竞争中脱颖而出,需要深刻洞察行业未来的发展方向和市场需求,设计出既符合技术发展趋势又符合实际场景需要的eVTOL产品,实现产品定义与市场定义的精准匹配。
(资料来源:公开信息整理)
技术构型之争
目前技术构型之争愈演愈烈,主流技术构型分为三类:
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多旋翼:
技术难度低,飞行灵活,适航取证较快。受限于航程和航速,主要用于旅游观光场景。
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复合翼:
融合了固定翼和旋翼构型,机械结构相对简单,运行安全性高,适航审定有优势,速度和航程足够满足城内/城际交通需求。
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倾转旋翼:
通过倾转单元实现升力与推力的转换,提高了飞行效率,在航程和航速上有优势,可以覆盖城内/城际各类应用场景。但开发和试飞难度较大,适航也面临较大挑战。
(资料来源:华兴资本研究)
从安全性和成本优势来看,复合翼/多旋翼>倾转旋翼;从飞行效率来看,倾转旋翼>复合翼>多旋翼;从应用场景来看,复合翼/倾转旋翼>多旋翼。
结合现有应用场景的需求,我们判断短期五年内,eVTOL将呈现以复合翼、倾转旋翼为主,多旋翼为补充的格局。长期来看,还要持续追踪各类技术路径发展的趋势,能做到安全、效率、成本综合最优的技术方案最终将占领市场。
产研效率致胜
除了产品定义和技术构型外,还可以从产研效率、研制进展等维度综合评估研发能力。
产研效率是过程,研制进展是结果,二者共同驱动了eVTOL的产研迭代飞轮。
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研制进展:
eVTOL的研制进展包括缩比机首飞、验证机下线、全尺寸验证机首飞、验证机转换飞行、适航机下线、适航机首飞、适航机取证等关键节点,这些过程指标可用来持续追踪eVTOL产品的研制进展。
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产研效率:
研制过程中投入的时间和资金可被用来量化评估产研效率。例如在同一技术构型下,取得相同的研制进展,各家所花的时间和投入的资金量可进行横向对比。产研效率往往取决于团队实力、团队背后的研发体系,以及在这个过程中团队和研发体系的不断磨合,是评估技术能力的关键指标之一。
适航取证能力是eVTOL厂商迈入市场并实现商业化的关键通行证,适航认证是确保航空器满足公众认可的最低安全标准的过程。无论是有人驾驶还是无人驾驶,eVTOL制造企业都必须取得适航证,才能进行商业化销售和交付,这已成为行业的准入门槛。
适航的量化指标:10^-9次方安全等级
在航空领域,灾难性故障的发生概率是评估适航安全性的重要指标。
对于民航大飞机来说,适航标准通常设定为每十亿飞行小时发生小于一次灾难性故障,即10^-9次方。eVTOL作为新型的航空器,适航标准通常设定在10^-7到10^-9次方之间。根据历史数据统计,由于飞机设计制造原因引起的灾难性故障概率为10^-7次方,假设有100个系统失效状态会导致灾难事故,每个系统造成灾难性故障的概率为 10^-9次方。
10^-9次方意味着航空业最高的安全标准,是eVTOL企业对适航安全的极致追求。
全球适航标准:EASA门槛最高,FAA标准灵活,CAAC一事一议
全球三大适航管理部门——美国联邦航空局(FAA)、欧洲航空安全局(EASA)和中国民用航空局(CAAC)共同构建了eVTOL行业适航认证的核心体系。FAA历史最悠久,强调企业自主性和市场导向,适航标准灵活;EASA则以标准严苛著称,致力于整个欧洲适航标准的系统化、统一化管理;CAAC正在加速与国际接轨,采取“一事一议”的策略,强调安全与创新的平衡。三者共同推动全球eVTOL行业的规范化发展。
(资料来源:公开信息整理)
中国eVTOL适航管理体系基本形成了中国民航局适航审定司、地区管理局适航审定处两级局方管理,由委任代表、技术中心、审定中心、科研机构、培训机构作为支撑的管理体系。值得一提的是,
eVTOL初创公司可以根据自身需求申请适航委任代表,比如委任工程代表(DER)和委任制造检查代表
(
DMIR
)
等,来加速适航审定进程并提高成功率。
适航取证过程:TC难度最高,标准适航证应用最广
eVTOL主机厂的适航取证流程需完成TC(型号合格证)、PC(生产许可证)和AC(单机适航证)三项关键认证。
其中,TC证的获取难度最大,其流程涵盖了民航局受理、首次审定会、G1审定基础、G2符合性方法、TIA型号检查核准书,直至最终的TC颁证,耗时可达3-5年。目前,亿航在国内率先完成了载人eVTOL的TC/PC/AC全链认证,峰飞也完成了载货eVTOL的TC认证。国内载人eVTOL进展中,沃兰特、沃飞、峰飞、时的等企业已完成首次审定会及AEG评审会议,适航进展相对领先。
(资料来源:民航局、黄烁桥)
根据航空器在使用方式和驾驶方式上的差异,民航局对不同eVTOL类型的适航审定标准进行了以下划分,以确保各类飞行器的安全运营:
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有人驾驶/无人驾驶:
有人驾驶eVTOL主要参考传统的航空器适航标准,由于涉及载人运输,适航审定的安全要求极为严格。无人驾驶eVTOL由于构型的独特性和采用分布控制等原因,在适航审定过程中更强调风险管理。
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标准适航证/特殊适航证:
标准适航证取证难度较高,代表eVTOL完全符合适航标准,适用范围更广。特殊适航证的申请条件相对宽松,但使用限制较多,只适用于一些特殊用途或特定条件下的运营,通常不能用于商业性载客运行。
综上,我们认为可以从
适航申请地、适航证类型、适航审定进展、飞行器安全等级、委任代表培养情况
等多维度来评估eVTOL企业的适航能力。适航证类型和飞机安全等级决定了技术难度和商用场景,适航审定进展体现了企业所处的行业地位和发展速度,委任代表的培养数量也一定程度上反映了适航实力。最后,
成功获得适航取证并非终点,持续适航才是确保eVTOL长期安全运营的关键
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eVTOL的发展不仅需要技术的突破,更需要整个产业链的成熟和完善。eVTOL的供应链环节涉及飞控系统(成本占比20%)、动力系统(20%)、能源系统(20%)、航电系统(15%)、机身结构(15%)和电气系统(15%)等主要环节。对于eVTOL厂商而言,
高效的供应链管理能力,能够确保eVTOL的生产和运营成本效益,对于控制成本和提升竞争力至关重要。