CMS招商证券2024年05月12日重视低空经济的混动技术方案一一低空经济系列报告（六)中游制造汽车在本轮低空经济浪潮中，市场首先关注纯电路线，而我们率先发掘了混动技术方秉的预期差。在本报告中，我们梳理了低空领城混动技术方秉的研发和应用实践，及相关技术细节。口撚油/纯电/混动/鱼能各有优势。当前主流飞行器动力方案包括燃油、纯电、混动以及氢能源四种，各具优势。传统燃油有载重大、航时长的优点；纯电相关报告是清洁能源，适配智能化，噪音小，但航时短、负载能力弱；混动拥有纯电的优势，同时弥补了续航短板；氢能仍在早期发展阶段，有望在大机型上率1、《从地方动态看低空经济景气度一一低空经济系列报告（五）》2024-05-先应用。目前新兴厂商普遍布局纯电和混动路线。06口纯电续航短期难突驶，混动有望长足发展。1)政策端：四部门发布《通用2、《为什么推动低空经济发展意义重航空装备创新应用实施方案》明确电动化为主攻方向，同时兼顾混合动力等大、前景光明？一一低空经济系列报告(四)》2024-0418技术路线。2)民用航空领域：电推进是发展方向，而混动是电推进的重要3、《见微知著：从深圳市龙华区低空组成部分，尤其在长续航(400km以上)、多座级通勤(6人以上)领域，经济建设方案中看到什么？一一低空经混动比纯电更具商业可行性。3)无人机领域：油电混动+升力巡航路线实力济系列报告（三）》2024-04-01出众，纯电无人机续航时间在几十分钟到24小时不等，混动机型则可以做4、《低空经济浪潮将至，重视飞行汽车投资机遇一飞行汽车专题报告》到十几小时，续航、载重优势突出，4)VTOL领域：国内纯电为主，但有2024-03-17众多厂商在研发布局混动；国外则为纯电混动并行。纯电飞行器航程普遍在30-250km,而混动续航在400km以上，如美国Elroy Air公司的ChaparralC1续航483km,韩国Plana公司的CP-01设计续航500km,参考新能源车行业纯电/混动占比6：4，我们认为飞行器未来纯电和混动将长期并行，采用分布式电驱动，即有数量众多的升力/推进桨，每个都由对应电机直驱，因此串联结构更加适用，因其不需要传动系统，结构简单，成本低，是主流方向，而并联结构可在不同飞行阶段调节输出总功率，在短时间内提升性能，且在油耗等方面具备优势。2)活塞VS.涡轮。活塞发动机经济性强，成本低、油耗低，适用支线载物运输。涡桨/涡轴发动机功重比高、噪音小，高空性能更优，具备较长滞空时间和较大任务半径。涡轴大致每kW成本1-2万元，100kW功率的涡轴发动机在100万元以上，而活塞发动机仅20-30万元，优势显著，我们认为涡轴在200kW以上功率范围，或者更高性能要求S1090511040037(如高空/高速)场景下，相对活塞有比较优势。口混动eVTOL先锋：Elroy Air Chaparral C1,历经七年研发，于2023年wangls@cmschina.com.cn胡小禹S109052205000211月实现涡轮发电机混动eVTOL行业首飞，Chaparral C1采用分布式电推huxiaoyu1@cmschina.com.cn进系统，涡轮发动机-电池的串联式混动结构，有效载荷136kg,续航S1090514080007483km,可实现远程任务执行和自主安全冗余飞行，自成立以来，Elroy Airwangchao18@cmschina.com.cn已获得来自洛克希德·马丁等超过8400万美元的投资，并与美国军方、梅梁程加S1090522060001萨航空公司、布里斯托公司(Bristow)和联邦快递(FedEx)等建立合作关liangchengjia@cmschina.com.cn系，目前积压订单超30亿美元，杨岱东S1090523040002口相关标的：宗申动力（活塞航空发动机）、应流股份（涡轴航空发动机），yangdaidong1@cmschina.com.cnS1090522020002口风险提示：技术发展不及预期、空战开放不及预期、商业化落地不及预期lizhehan@cmschina.com.cn敬请阅读末页的重要说明CMS@招商证券行业联合报告正文目录一、飞行器的动力系统概览4二、混动路线有望长足发展51、顶层设计：电动化为主，兼顾混动、氢能等技术路线..52、民用航空：混合电推进技术是电推进的重要组成部分.63、无人机：油电混动升力巡航路线实力出众.74、eVTOL续航里程受限，混动有望长期并存9三、混动方案：串联为主，活塞涡轮各有优势.111、串联S.并联：串联更具适用性.112、活塞s涡轮：活塞经济性强，涡轮性能卓越12四、混动eVTOL先锋：Elroy Air Chaparral C1.16五、相关标的18附录、关于涡喷和涡扇发动机22图表目录图1：ES4er0公司的分布式混合电推进飞机ECO-150概念图7图2：NASA的STARC-ABL混合电推进飞机概念图.7图3：纵横CW100大载重中型无人机8☒4：CW-100参数8图5：无人机串联式混合动力系统架构8图6：固定翼垂直起降飞行器9图7：不同使用场景时重量最小构型分布图…9图8：Plana CP-01外观示意图…10图10：混动提升飞行距离，适用更多场景…10图11：混动有望将每航时的直接成本降低60%..10图12：串联混合动力拓扑图..11图13：并联混合动力拓扑图..11图14：分布式混电系统布局.….12敬请阅读末页的重要说明CMS@招商证券行业联合报告图15：中国航发80kW级混合动力系统装机示意图.12图16：活塞发动机工作原理…图17：10-50ch活塞发动机L550EF.13图18：涡桨发动机工作原理…14图19：Catalyst涡桨发动机.14图20：涡轴抽发动机工作原理.15图21：AES100民用涡轴发动机.15图22：2023年11月Chaparral C1首飞..116图23：Chaparral C1应用领域.…图24：Chaparral C1混合动力系统.18图25：Chaparral C1分布式电推进(DEP)系统..18图26：宗中航发产品图谱..19图27：公司历年主营业务营收情况（亿元）.19图28：公司历年主营业务结构图(%)…图29：应流的混合动力产品.20图30：公司历年主营业务营收情况（亿元）20图31：公司历年主营业务结构图(%).20图32：涡喷发动机工作原理..22图33：“昆仑”民用涡喷发动机..22图34：涡扇发动机工作原理..22图35：AEF100民用涡扇发动机..22表1：技术路线优劣势对比4表2：飞行汽车部分参与者情况一览…表3：《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》摘要6表4：电推进飞机发展趋势.6表5：混动无人机部分型号情况一览9表7：串联、并联结构优劣.11表8：活塞、涡轴、涡桨、涡喷、涡扇发动机使用场景案例.3表9：各类发动机性能特点…表10：Chaparral C1规格说明.16敬请阅读末页的重要说明CMS)招商证券行业联合报告一、飞行器的动力系统概览飞行器的动力系统是决定其性能和应用场景的关键因素。当前，主流的飞行器动力系统主要包括燃油、纯电、混动以及氢能源四种类型，各自具有独特的优势和局限性。燃油：作为传统的动力来源，长久以来一直是飞行器的主要选择。它依赖内燃机技术，通过燃烧燃油产生能量，推动飞行器运行。燃油动力系统以其高能量密度和成熟的技术，为飞行器提供了长时间的飞行能力和可靠的运行保障。但同时燃油消耗产生的排放物对环境造成了一定压力，同时燃油的储存和运输也存在一定的安全风险。纯电：依托电池与电推力系统，为VTOL带来零排放、低噪音等显著优势。然而，电池技术当前限制载重与航程，长距离飞行仍是挑战。但随着固态电池、锂金属电池等技术的突破，纯电系统的应用前景愈发广阔。如今，纯电动力已广泛应用于小型无人机和轻型飞行器，并展现出巨大潜力。展望未来，随着技术进步与成本降低，纯电推进系统有望助力航空业迈向更环保、高效的新时代。混动：结合燃油发动机和电动机的优势，通过智能管理两种动力来源，旨在提升航程、降低环境影响，并增强飞行器的性能。当前，混动技术在航空领域的应用虽然处于初期阶段，但已经展现出在航程和噪音降低方面的显著优势。随着技术的不断进步和政策的支持，混动动力系统有望成为城市空中交通和短途运输的理想选择，并作为向全电动飞行器过渡的重要技术。直能源：作为一种清洁能源解决方案，正逐渐成为航空领域研究的热点。这种系统利用氢气作为能源，通过燃料电池将氢的化学能转换为电能，为飞行器提供动力。其优势在于其极高的能量密度和零碳排放特性，有助于实现航空业的绿色转型。然而，当前氢能源技术面临的关键挑战包括氢燃料的生产、储存和运输成本，以及相关基础设施的缺乏。随着技术突破和政策推动，氢能源动力系统有望成为航空业可持续发展的关键技术之一。成熟可靠，超过200年的实践经脸机械响应慢燃油产业体系齐全环保性较差可能面临技术单一公司控制风检环境友好，零尾气排放电气化布局，智能化潜力大环境适应性差（温度、海拔影响性能）简单且易于维护的动力系统电池能量密度、充电效率有待提升当前的应用实践较少混动安全冗余性高可能增加适航雄度应对发动机故障的安全降落能力噪音和使用成本高于纯电零碳排放，对环境友好氢燃料的生产、储存和运输目前面临技术和成本挑战潜在的高能量密度，理论上提供更长的航程技术成熟度处于早期阶段资料来源：《电动垂直起降飞行器的技术现状与发展》邓景挥、《混合动力分布式电推进飞行器总体设计》李嘉诚、招商证券敬请阅读末页的重要说明CMS@招商证券行业联合报告表2：飞行汽车部分参与者情况一览地区(km/h)(km)(人)质量(kg)波音PAV纯电201918080800空客Vahana纯电2018220502815贝尔Nexus6HX混动20192882412720航空公司牧羽航空MY-ABC中国混动20181201500600Neva AerospaceAirQuadOne欧洲纯电8080600Blade Air MobilityAlia-250纯电20232784602722澳大AMSL AeroVertiia利亚纯电202330010002SkyDrive SD-日本纯电2020604040003大众奥迪Pop.upNext欧洲纯电1505022000汽车企业吉利TF-X中国混动185640吉利太力TF-2A中国纯电201718530051200小鹂汇天旅航者X2中国纯电2021130752760现代SA1韩国纯电975Joby AviationJoby-S4美国纯电20213222461815Lilium AviationLilium jet德国纯电20173003001300亿航216中国纯电20211303025600PAL-VPAL-V荷兰混动2012180500910科技公司斯洛AeroMobilAeroMobil 4.0伐克混动201736010002960NirvanaSystemsGyroDrive捷克20171806002MASC日本2023362430资料来源：《飞行汽车发展研究和应用场景分析》、招商证券二、混动路线有望长足发展1、顶层设计：电动化为主，兼顾混动、氯能等技术路线2024年03月27日，工信部等四部门联合发布的《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》，标志着通航领域的顶层设计出台。其中涉及动力方案的表述包括：)明确以电动化为主攻方向，兼顾混合动力、氢动力、可持续燃料动力等技术路线。2)建设“干-支-末”无人机配送网络：推进大中型固定翼飞机：支持加快支线物流、末端配送无人机研制生产并投入运营。3)持续推动100-200马力活塞发动机批量交付，实现市场规模应用。4)开展400kW以下混合推进系统研制。支线物流运输，混动更具可行性。空中载货运输路径分为干线、支线、末端三段，支线一般是1001000公里，末端指100公里以内。支线场景混动或燃油更加合适，原因包括：1)航程较远：2)虽然发动机噪音大，但是多在郊区飞行，对居民影响有限。末端场景纯电更加适合，1)补能更加方便：2)噪音小不影响居民。敬请阅读末页的重要说明