垂直起降固定翼無人機行業深度研究報告
來源:AUVSC
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作者:東方證券
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發布時間: 2021-03-15
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?垂直起降固定翼飛行器憑借獨特的構型,是近年來無人機乃至有人機領域最具活力的細分賽道之一......
美軍“敏捷至上”項目推動商業電動垂直起降技術向軍事領域轉化。2020 年 2 月,美空軍啟動了 名為“敏捷至上”(Agility Prime)項目,探索航空業新興的電動垂直起降(eVTOL)技術在特種 作戰、救援搜索、短距運輸等軍事任務應用的可行性,推動商用技術向軍事領域轉化。預計于 2023 年完成飛行器適航審定,2025 年初具備規模化應用的水平,實現大規模采購。
“敏捷至上”項目將軍用電動垂直起降飛行器命名為適應性保障飛行器(ORB),應滿足的技術要 求主要包括以下 5 個方面:
1)機械結構較傳統垂直起降飛行器簡化,從而降低維護成本和周期;
2)應用自主飛行技術,提高安全性、降低人員操作需求;
3)經濟性,可批量生產應用;
4)采用 分布式電推進技術實現低噪聲;
5)靈活、敏捷,減少對基礎設施的依賴。
相應的,飛行器應具備 的技術要素包含:
1)采用分布式推進系統;
2)采用電推進系統;
3)有人駕駛,或遙控駕駛,或 自主飛行;
4)垂直起降;
5)具備懸停能力;
6)可具備升力表面;
7)模塊化設計。
相較于商用領域的電動垂直起降飛行器,“敏捷至上”提出的技術要求有一定差異性。對于上述第 一類應用場景,敏捷至上提出的技術指標要高于現有的典型商用技術指標,例如貝爾公司于 2020 年 1 月提出的 Nexus 4EX 商用飛行器方案航程為 95km,同期現代公司 S-A1 方案航程同樣約 100km,這一航程能夠滿足典型的商用城市空運需求,但不能滿足軍事任務需求;第二類和第三類 飛行器在商用領域的應用場景尚未凸顯,因而未得到廣泛關注。此外,軍事任務的環境條件與城市 存在顯著差異,需要考慮結冰防護等多種環境控制問題。美空軍表示,采購的飛行器型號不會是軍 用定制的,而是與商用市場版本相同的型號。
“敏捷至上”項目第一階段投資總額遠遠超出預算,多家新興 eVTOL 商企參與,Joby 和 Beta 兩 家已經進入試飛階段。美空軍對“敏捷至上”項目的風投集中在自主飛控、先進材料和制造工藝、聲學技術、避撞系統等,敏捷至上項目已開始與參與方簽署合同,美國初創公司軍刀飛機公司 (Sabrewing)獲得了金額 325 萬美元的小型企業創新研究合同。第一階段計劃投資總額為 1000 萬美元,目前的投資額已經大大超過原計劃。截至目前,Joby 和 Beta 兩家中標入選試飛階段。
3.民用無人機:工業級成為新引擎,垂直起降加速城市交通商業化
3.1 2020 年,全球民用無人機市場逐步由 to C 轉向 to B
民用無人機分為消費級無人機和工業無人機。1)消費級無人機主要用于航拍和娛樂,著重拍攝功 能和可操作性。2)工業無人機注重經濟效益,追求巡航速度、續航時間等性能的平衡,對無人機 的專業化應用要求高。通過搭載不同的任務載荷,如熱紅外相機、高光譜相機、激光雷達、光電吊 艙等,實現不同專業功能,從而滿足對應的行業需求。其主要應用于測繪與地理信息、巡檢、安防 監控、應急等領域。
2020-2024 年消費無人機增速疲軟,工業無人機成為全球民用無人機新引擎,市場逐步由 to C 轉 向 to B。根據 Frost & Sullivan 預測,2020-2024 年全球民用無人機市場的 CAGR 高達 43.03%, 預計 2024 年市場規模將達 4157.27 億元。隨著應用場景的不斷拓展,全球工業無人機實現快速發 展,預計2020年工業無人機市場規模將首次超過消費級無人機,成為全球民用無人機的主要市場。