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建筑材料行业深度:碳纤维新领域低空经济蓄势腾飞PP电子 PP电子平台

来源:小编  |  发布时间: 2024-03-30  |   次浏览

  根据国家发改委直属中国发展改革报社,“低空”定义指距正下方地平面垂直距离在 1000 米以内的空域,根据不同地区特点和实际需要可延伸至 3000 米。而低空经济,就是以这部分空域为依托的经济活动,包括民用有人驾驶、无人驾驶航空器,以及载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动,和辐射带动的相关领域。

建筑材料行业深度:碳纤维新领域低空经济蓄势腾飞PP电子 PP电子平台(图1)

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  低空经济产业链条长,应用场景丰富。产业链上游为原材料与核心零部件领域,包括碳纤维等航空级材料,以及芯片、锂电池、飞行控制系统等核心零部件和系统;产业链中游主要包含装备制造和配套运维服务;产业链下游为各种应用场景,涵盖通航制造、物流、旅游、农业、应急救援、商贸、教育等多个行业领域。

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  23 年低空经济中央战略高度提升,定位为经济新增长引擎。从 09 年低空经济概念首次在国内提出以来,21 年低空经济正式上升至国家层面,23 年 12 月首次被中央经济工作会议提及,并于 24 年 3 月首次写入政府工作报告,作为新质生产力的代表之一,低空经济战略高度上升至新台阶。

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  空域资源利用率提升,助力低空经济走向规范发展。23 年 12 月中国民航局发布《国家空域基础分类方法》,依据航空器飞行规则和性能要求、空域环境、空管服务内容等要素,将空域划分为 A、B、C、D、E、G、W 等 7 类,其中,A、B、C、D、E 类为管制空域,G、W 类为非管制空域。新增非管制空域释放空域资源,打开低空飞行管制,并让地方政府可深度参与空域规划,为低空经济的发展腾飞提供了政策基础。

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  中央号召下,各地方政府积极响应加码政策。据重庆市纪委监委,2024 年全国 26 个省份的政府工作报告中提到要发展低空经济,深圳、珠海、合肥、芜湖、苏州等城市明确制定了低空经济高质量发展实施方案,有望加快低空经济在政策端、产业链、基础设施和应用领域的发展速度。

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  低空经济或走试点+推广路径,上海与深圳发展靠前。中国民航局副局长韩钧在 24 年 2 月 28 日国新办举行的新闻发布会上表示将推动打造若干低空经济发展的示范区。目前来看,上海和深圳在顶层设计、产业集群、基础设施等方面发展较为领先。以深圳为例,

  1)产业集群:粤港澳已形成以深圳为核心的无人机产业集群,有大疆创新、美团、哈瓦国际和中信海直等标杆企业。22 年深圳市无人机产值已达 750亿,仅南山区一区便贡献超 550 亿元,占全国 50%以上。

  2)基础设施:福田区启动共建全国首个“低空经济生态融合产业园”,盐田区建有全国首个 UAM 城市空中交通融合运行综合保障基地,培育产业发展的基础完备。

  3)政策:深圳多数区级政府均提出促进低空经济产业高质量发展相关政策,23 年 12 月深圳发布《深圳市支持低空经济高质量发展的若干措施》,在引培低空经济链上企业(补贴为主)、鼓励企业技术创新(补贴为主)、扩大低空飞行应用场景(低空物流+通航短途运输+城市空中交通)、完善产业配套环境(基础设施、人才引进等)做详细规划,并压实各方主体责任。

  4)应用:峰飞科技已完成全球首条跨海跨城 eVTOL 航线首飞,从深圳至珠海仅需 20 分钟。此条航线从 eVTOL 技术、基础设施搭建、航线规划、空域协调、空中交通数字化监管等全方位进行了实践和验证,预将起到示范作用,成为中国低空经济的重要里程碑,吸引更多招商引资与政策扶持。

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  低空经济万亿级市场待启动。据新华社,2023 年我国低空经济规模超 5000亿元;而根据中国民用航空局,2025 年中国低空经济的市场规模预计将达到 1.5万亿元,2035 年有望达到 3.5 万亿元。

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  战略高度提升后,有望推动顶层设计等痛点逐步解决。当前国内低空经济发展仍面临顶层设计存在不足、机制较为僵硬、市场应用开发不足以及技术方面的痛点。我们认为,23 年中央经济工作会议以来低空经济站上战略新高度,产业发展趋势较为明显,在政策推动下各类痛点有望得到逐步解决。

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  电动垂直起降飞行器(Electric Vertical Take-off and Landing,简称 eVTOL)是低空经济的重要载体之一,在飞行安全性、环保性、体验舒适性等方面较传统飞行器具有显著优势。

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  碳纤维是 eVTOL 主要机身结构材料,满足轻量化和高强度要求。碳纤维在航空航天领域应用较为成熟,凭借其质轻、高强度、高模量、 耐腐蚀等优良性能,在保证材料强度的情况下能够有效减小机身重量,提升飞行器的性能和经济效益,实现对传统金属材料的替代。据张洪《eVTOL 的性能特征、关键技术与发展瓶颈探究》,eVTOL 生产成本主要是电池成本与复合材料制造等,运行成本主要包括拥有成本分摊、飞行成本和维护成本三项。

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  主流 eVTOL 设计方案均采用碳纤维作为主要机身结构材料。根据中国复合材料工业协会引用 Stratview 数据,空中汽车其复合材料使用量上,超过 90%的复合材料为碳纤维,剩下约 10%为玻纤。从复材应用场景来看,约有 75-80%用于结构部件和推进系统,其次为横梁、座椅结构等内部应用占 12-14%,电池系统、航空电子设备和其他小型应用占 8-12%。而国内当前头部 eVTOL 制造商亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等公司公布的设计方案来看,机身结构均采用碳纤维复材,小鹏汇天旅航者 X2 的旋翼桨叶和起落架也采用碳纤维复材。

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  单台 eVTOL 对碳纤维需求在 100-400kg 之间,有望拉动千吨级需求。目前设计参数较为公开的 eVTOL 有亿航 AAV 和盛世龙,其主要设计区别在于搭载人数的不同,导致其最大起飞重量差异较大。为了测算单台设备对于碳纤维的需求,我们做如下核心假设:

  1)锂电池方面,根据财联社引用高工锂电发布的《中国 eVTOL 电池市场前景调研分析报告》,eVTOL 对电池高比能、高功率、PP电子 PP电子平台安全性、快充及长寿命等的要求较电动汽车更高。目前eVTOL电池能量密度已达285Wh/kg,显著高于乘用车三元电池和乘用车铁锂电池。23 年 10 月《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035 年)》中提出要加快满足电动航空器使用需求和适航要求的 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产的进度,以及 500Wh/kg级产品小规模验证进度。我们以超长续航问界 Ultra 锂电池作为参考,假设在电池能量 100kWh、能量密度 400Wh/kg 情况下,2 人座 eVTOL 电池自重约 250kg(假设 5 人座电池能量随最大起飞重量同比例提升)。

  2)根据中国复材工业协会,eVTOL 使用复合材料占其自重可达 70%以上,且其中超 90%复合材料是碳纤维。我们合理假设单台 eVTOL 复材重量占其机身结构重量比例为 70%,碳纤维复材占全部复材比例为 90%,且碳纤维:树脂比例为 7:3,则单台 eVTOL 碳纤维需求量约在 97-363kg 之间。

  3)根据全球航空数据咨询机构 Cirium 睿思誉数据,截止 23 年 5 月全球未来空中交通领域订单约为 8000 架,其中商务电动飞机 1700 架,其余为eVTOL 订单约为 6300 架,假设订单在 2030 年前全部释放,则预计为碳纤维带来 600-2300 吨增量需求。

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  产业链利好事件频出,eVTOL 产业验证不断提速。近期亿航智能、小鹏汇天、PP电子 PP电子平台峰飞航空等头部 eVTOL 制造商在试飞、新签订单、适航认证等方面利好消息不断,我们认为标志着产业链发展正式提速,大规模商用后将对上游材料及整个低空经济产业链形成积极带动作用。

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  利益,面向工业部门对航空器最低安全标准进行审查,取得适航证是民用航空安全的重要保障,是民用航空产品进入市场的法定前提。根据中国民航局颁布的《民用航空产品和零部件合格审定规定》,认证流程主要包括型号合格审定、生产许可审定和适航合格审定:

  1)型号合格证(TC ,Type Certification):用以证明民用航空产品符合相应适航规章和环境保护要求的证件;

  2)生产许可证(PC,production certificate):持有或者已经申请型号合格证后可申请生产许可证,用以证明已建立了一整套的用于航空器生产的质量系统,能够确保其生产的每一架航空器及其零部件均能符合经批准的设计,并处于安全可用状态;3)适航证(AC,Airworthiness Certificate):符合经批准的设计,且处于安全可用状态,获取后可交付给运营商进行商业运营。

  从获取难度和时间上来看,我们认为 TCPCAC,TC 证取证难度最大。23年 10 月亿航智能 EH216-S 型载人无人驾驶航空器获得了全球首张无人驾驶航空器型号合格证,历时 30 多个月:2020 年 12 月公司正式向中国民航局提交了EH216-S 型无人驾驶航空器系统型号合格证申请书,直到 23 年 10 月获取 TC 证期间,EH216-S在中国多地的专业航空实验室和试验场地进行了大量实验室试验、地面试验和飞行试验,对 EH216-S 的安全性、适航性、性能、功能、可靠性等进行了全面且严格的验证,包括超过 500 科目的摸底试验、40000 余飞行架次的调整试飞以及 65 大项、450+科目的正式符合性验证试验。

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  1)民用有人驾驶航空器的型号合格审定参考《民用航空产品和零部件合格审定规定》(CCAR-21-R4)和《型号合格审定程序》(AP-21-AA-2022-11);目前有人驾驶 eVTOL 航空器且打算进行商业载客的,目前暂无适用的规章,通常按照“无规章的特殊类别航空器”进行型号合格证(TC)取证。

  根据中国民航局《型号合格审定程序》,特殊类别航空器指局方指定的尚未颁布适航规章的某些种类航空器,如滑翔机、飞艇、甚轻型飞机和其他非常规航空器,其型号设计符合 ICAO 规定的最低标准、满足开展国际航行的条件,其适航证是标准适航证。

  2)民用无人驾驶航空器的型号合格审定参考《民用无人驾驶航空器系统适航审定管理程序》。无人驾驶 eVTOL 航空器,需要按是否载人、是否融合飞行、是否在人员密集区域飞行和危害严重性等级等因素综合判断,可分为运输类、正常类或限用类,如亿航科技的 EH216-S,据浙大嘉兴研究院数字安全创新中心微信公众号,其申请时无人机新政尚未发布故按照“特殊类别航空器”进行 TC 审定,但颁证时转成“正常类民用无人驾驶航空器系统”。

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  无人驾驶 eVTOL 适航审定的流程简化,但所取得型号合格证的限制增加。

  有人驾驶 eVTOL 航空器和无人驾驶 eVTOL 航空器的适航审定在参考法规、审定单位以及流程等方面存在不同,无人驾驶 eVTOL 适航审定流程简化了有人驾驶eVTOL 适航审定流程,但所取得型号合格证的限制增加,亿航 EH216-S 的型号合格证在时间和空间有一定的运行限制,包括禁止在极端天气运行,仅在白昼飞行,仅在隔离空域和人口稀少区上空飞行等限制。

  (特别说明:本文来源于公开资料,摘录内容仅供参考,不构成任何建议,如需使用请参阅报告原文。)

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