eVTOL的发展前景如何?

eVTOL的发展前景如何?

自从优步公司2016年10月27日发布Elevate项目白皮书以后,电动垂直起降飞行器(eVTOL)及附生其上的城市空中交通(UAM)运营概念已经经历了6年大发展,进入了第7个年头,这个时间跨度对于风投来说已经是一个周期了,如果从Joby、Volocopter、小鹰等先驱的技术探索算起,eVTOL已经经过了10多年的发展,可以说已经过去了两个风投周期。但对于eVTOL产品来说现在才刚进入最实际的审定阶段,离取证、量产交付和规模化商业运行很可能还需要数年,还需要继续大规模投入,距离产生正向经营性现金流可能时间更久。那么,在经历了这么长的等待以及去年在美国资本市场上的狂欢和随后的冷寂后,作为一个航空技术产品,eVTOL的发展之路会最终归于怎样的现实呢?
以下是笔者去年以来跟业内朋友们交流中积累的一点儿粗浅的个人认识,整理归纳于此,供自己留存的同时也斗胆搏大家一笑:
1、eVTOL一定会取证并量产商用。eVTOL在技术和适航规章上已经没有不可逾越的障碍,实际上根据笔者的个人经验,欧美业界最晚从19年在各种会议上讨论的重点就已经不再是适航可行性的问题了。随着Joby、Archer、Volocopter等龙头企业的eVTOL机型的适航审定的深入,eVTOL的适航基础、符合性条件要求和验证方法、运行概念、起降场建设标准等各项适航和运行的相关规章制度也在逐渐完善成熟,特别是EASA的SC-VTOL规章的发布及随后多个版本的符合性方法(MOC)的迭代升级,EASA建立了比较完善稳定的eVTOL适航审定体系。与之相比,FAA的动作其实相对更加保守一些,甚至去年还在究竟是在23部的基础上增加专用条件还是类似EASA那样新设立一个专门类别之间摇摆。根据去年底FAA陆续发布的Joby和Archer的适航审定基础条件,目前的解决办法是将eVTOL归入21部的17 (b)项下的“特殊类”飞行器(special class),这算是一个折衷的做法,便于融合23、27甚至25部的相关内容,但在具体的适航审定工作上,FAA并不落后人,最近刚基本完成了对Joby机型的符合性方法的审查,这是eVTOL适航审定的一个标志性事件和重要节点,将对欧美今后的eVTOL适航审定起到标杆作用。当然,取得适航证只是一个航空产品商业成功必须迈上的第一个台阶,后续的商业运营和盈利性才是更考验人的阶段。那么eVTOL的商业前景如何呢?
2、eVTOL今后的市场规模很可能没有行研设想的那么大。eVTOL的大发展离不开资本的助力,其中一个最重要和标志性的事件可能就是摩根斯坦利于2018年12月发布的eVTOL和城市空中交通(UAM)行业调研报告,这是首份从资本市场角度看待这个新兴领域的行研报告,与优步公司的Elevate白皮书一起可谓是eVTOL发展热潮最重要的两份初始文件,特别是摩根斯坦利的这份报告(2021年5月更新),彻底点燃了资本市场对eVTOL的热情。摩根斯坦利18年的这份行研报告里提出了一个1.5万亿美元市场预期,这个数字可能是随后被引用最多的一个数字,不过,行研报告更重要的可能还要看预测数字的计算过程和假设条件,预测数字往往是一个区间值。例如摩根斯坦利2018年的这份报告里,关于eVTOL的市场规模(TAM)的预测就是三个值:基本(1.5万亿)、下限(6150亿美元)和上限(2.9万亿),其实这份报告中还出现了一个4.5万亿美元的预测数字。这几个数字中,被引用最多的是1.5万亿美元,其他的数字、计算方法和假设条件好像基本没有被引用和讨论过。这几个值的说明是在这份报告的第14页至16页,预测的计算方法和假设条件是在55至75页。这份报告从封面到封底总共85页,而关于这几个预测数字的计算方法和假设条件的说明就占了24页,这些不是正文的部分占了整个报告28%的篇幅,那么按理说这部分内容应该是很重要的,但却基本没有被引用和讨论过。摩根斯坦利2021年更新的这份报告中,对市场规模的预测值调整为1万亿美元,比2018年的那个1.5万亿美元的基本值一下子调低了三分之一,按理说这应该是很重要的一个变化,但1万亿美元这个数字和调整的原因及分析都基本没有被引用和讨论过。当然,时隔两年后,摩根斯坦利也没有再更新过这份行研报告,不过它已然在eVTOL的发展过程中留下了不可磨灭的历史印记。
3、城市空中交通(UAM)可能今后并不是eVTOL最大的规模化应用场景。这里必须要首先强调的是:eVTOL的热潮与UAM的运营概念在发展初期是一体两翼的共生关系。eVTOL作为一种航空技术产品,其热度离不开UAM描绘的大规模使用场景,只有UAM这样设想中的超大规模的应用场景,才可能支撑对eVTO作为一个航空产品的长期、大额的资本投入,也只有eVTOL所强调的相对低噪音和低排放的产品特性,才可能支撑UAM这样设想中的超大规模的城市环境中的应用场景,所以两者是相辅相成的共生关系,特别是对于资本市场来说更是缺一不可。eVTOL的技术概念和UAM的应用场景是硅谷和华尔街紧密合作的成果,这可能是航空史上第一次资本市场与航空产品产生如此紧密的关系,甚至可以说是硅谷和华尔街直接催生出了eVTOL的产品概念,离开了eVTOL,UAM的场景就无从谈起,而离开UAM的规模描述,eVTOL就不过是另一种直升机。这里不由得产生一个很有意思的问题:eVTOL的投资热潮为啥是优步和摩根斯坦利这两个来自美国的航空门外汉引发带动的?为啥不是我国或欧洲的科技和互联网企业呢?对了,作为eVTOL热潮的始作俑者,摩根斯坦利已经没有再更新那份行研报告,优步在2020年底将Elevate项目卖给了Joby公司,退出了这个赛道,Elevate白皮书的两位最主要的编写人员在实现财务自由后一个去当了天使投资人,另一个创业搞微机电产品(MEMS)去了。
在eVTOL应用场景方面,除了优步的退出,另一个很有意思的变化是空客的态度。空客作为这波eVTOL热潮中最早投身其中的传统航空龙头企业,从2015年调研CityAirbus多旋翼eVTOL的可行性,到2016年在硅谷开始研发Vahana倾转旋翼eVTOL技术验证机,到2021年发布CityAirbus复合翼新构型,从深度参与EASA的SC-VTOL的规章制定,从2016年在巴西成立Voom直升机城市通勤试点项目,到成立专门的UAM业务部(去年从总部直属划归空客直升机公司管理),空客对eVTOL在技术、规章政策、运行等所有方面都做了大量深入细致的基础性研究和实测工作,积累了大量数据,而且作为具有丰富的传统直升机研发、销售和使用经验并且没有上市压力的龙头主机厂,空客的态度无疑具有很强的示范效应和研究价值。空客从2021年开始举办一年一度的空客峰会(Airbus Summit),高调宣介其在航空创新和减排领域的规划和成效,eVTOL当然是这个活动的重点之一。在2021年的首届峰会上,空客发布了CityAirbus的复合翼新构型,虽然其非常保守的性能指标让很多人惊掉了下巴,但空客在峰会上不紧不慢地阐述了新设计背后的商业逻辑。去年的第二届峰会上,空客提出了以CityAirbus作为一个组成部分的名为“LifeSaver”的航空医疗救援综合项目,爱沙尼亚成为该项目在德国以外的的首个启动市场。概括来说,“LifeSaver”项目是将eVTOL整合到更广泛的陆空一体化航空医疗救援综合服务体系内。在该体系中,eVTOL只是其中一环,其他因素还包括传统直升机、无人机、地面救护车、签派系统等等,所有这些软硬件通过数字化手段集成到一个综合系统中,以提供效率更高、反应更快、成本更低、服务更好的医疗救援服务。从空客在这两届峰会上对CityAirbus应用场景的态度变化,不难看出以空客为代表的欧洲eVTOL企业对应用场景的变化。
作为欧洲eVTOL代表的Volocopter也于2020年在与德国“全德汽车协会”(ADAC,也是全球规模最大的航空医疗急救直升机运营商之一)联合完成了为期18个月的eVTOL用于事故紧急医疗救援的可研项目结束后,发布了首份eVTOL用于航空医疗救援应用场景的调研报告,这是全球首个类似报告,也是笔者所知的目前最细致深入的类似报告。欧洲对eVTOL应用场景的这些变化,当然离不开其扎根的社会土壤,欧洲多个组织和院校进行的相关的社会调查就是很好的体现和依据,再次就不展开累述了。
对我国来说,eVTOL面临的市场特点可能更为独特和复杂一些。首先,我国的城市人口密度较欧美大很多,地面人群密集,同时城市内高楼林立,我国有全世界数量最多的摩天大厦,200米以上的高楼数量占全球的45%,低空气象小环境复杂多变,这样的城市环境的低空飞行安全风险相对更大,对于低空飞行的任何飞行器都是很严峻的考验,eVTOL也不例外,同时对地面人员和财产的保护的难度也更大,其次,我国城市的轨道交通已经非常发达,我国已经成为了全球城市轨道运营里程数第一,远超德国、日本、美国等国家。截止到2022年末,全国已经有52个城市建成城市交通轨道,其中,上海、北京、成都、广州、深圳和南京6大城市入榜2020年全球城市轨道交通运营里程前十大城市榜单,并且上海、北京、成都城轨交通运营里程占据全球前三,上海城轨交通运营里程甚至是纽约城轨交通运营里程的2倍左右。客运量最高的广州市,轨道交通客运量每次达到了745.1万人,客流量排名第二的上海市每次达到了635.7万人。与之相比,直升机城市运营的全球天花板是巴西的圣保罗,全市有大约500架直升机,每天飞行约700架次,如果按每架次4名乘客,每天运载3千人左右。
从商业逻辑上说,城市轨道交通与UAM所设想的应用场景天然存在矛盾。毕竟美国的大城市及其城市间的轨道快速交通体系相对我国和欧洲来说已经很落后,特别是经济发达财富集中的东西海岸地区。所以在美国诞生UAM的想法和需求是有其社会基础的。而在我国和西欧,大城市的快速轨道交通体系已经完备,与UAM的场景就存在一个矛盾:UAM的规模化需要有消费力的大量人口,这只能是经济发达的大城市,而我国和西欧的大城市的轨道交通体系已经很完备。我国开通地铁的城市每日的运量很多都是数百万人次,所以UAM中短期内的预期运力只是杯水车薪,对于整个城市交通的运量而言就是九牛一毛。也就是说,在我国和西欧,越是适合UAM发展基本面的城市(经济水平、居民数量和消费能力),越是已经具备了不需要UAM的地面轨道交通体系,至于城市群间的高铁体系更是如此。所以我国的eVTOL市场机会很可能会跟优步和美国企业设想的有所不同,如果一味追随美国企业的UAM设想,可能就会水土不服。第三,我国人均收入还仍然是发展中国家水平,而从现有的审定类飞行器的经验来看,国产机型的采购和运营成本较国外并没有太大优势,这样,一方面用户收入水平有限,另一方面产品和服务价格可能短期内居高不下,这就可能造成消费能力和整体市场规模可能会相对较小。
但与此同时,我国也有独特的一些国情特点,比如我国70%国土是山地丘陵和高原,其中高原面积占26%,江河湖泊众多,这就为电动力(动力基本没有海拔损失)、航程相对较短的eVTOL创造了用武之地的自然条件。
此外,航空医疗救护是我个人觉得通航最有可能对社会发展和老百姓生活水平做出直接贡献的领域之一,但同时也是我国通航应用上相对发达国家最落后的领域之一,而且也是全球来看通航难得在一直稳定正向发展的领域,所以积极地看,我国航空医疗救护的市场发展空间非常大。根据通航协的直升机数据,我国医疗直升机一年飞行1400多小时(没有院前急救和转运的数据,估计绝大部分是转运),所有医疗构型专用直升机都是进口。与之相比,美国有1200多架医疗直升机(大部分具备院前急救设备和人员配置),每年飞行37万架次,40万飞行小时,运送50万病人,如果以10分钟的飞行距离为响应范围,美国航空医疗救援体系可以覆盖86%的人口。其他发达国家也基本都实现了航空医疗救护全覆盖。我国如果要在较短时间内大幅提升航空医疗救护水平,如果只是依赖直升机显然不现实,无论是进口还是国产,首先产量就难以短时间内满足我国需求,而城市内医疗急救所需的飞行距离很短,对航程要求不高,飞行架次也不会太频繁(有足够的充电时间),这就有可能能够发挥eVTOL的优势。
另外,我国旅游业发展非常快,已经形成了很大的市场规模。以疫情前的2019年为例,当年国内旅游人数达60.06亿人次,共实现旅游总收入6.63万亿元,旅游业对GDP的综合贡献为10.94万亿元,占当年我国GDP总量的11.05%。旅游景点的观光飞行对航程要求不高,旅游人群的现场消费意愿和能力都较城市的通勤需求更强,这也有可能能够发挥eVTOL的优势。我国目前一年的空中观光市场大约2亿元,与整个旅游市场规模相比确实有非常大的发展空间,当然,目前我国的空中观光的市场开发的确还存在起降场地建设、空域申请等客观困难,但传统通航机型较高的直接运营成本也确实是阻碍市场发展的重要因素之一,而eVTOL的确有望降低这些门槛,亿航在这方面做了有益的尝试。
以上的市场可能只是一些笔者个人很外行看法,很可能是错误的,更多和真正适合我国国情的eVTOL应用场景还有待行业的共同努力发掘和打造。不过一个客观事实是,无论怎么开拓市场空间,eVTOL在各国最终规模化的应用场景所对应的市场规模可能与优步和投行的行研报告中所设想的每架一年两三千小时的运营时间和每年几千架到几万架的新增市场肯定会是有较大差距的。
4、由于政策、市场需求、供应链和基础设施等重要因素存在较大的国情特点,因此eVTOL的发展短期内很可能会呈现很大的国别差异,各国各自为政的可能性大,难以形成全球统一市场。
政策方面,EASA和FAA对eVTOL适航审定和运行的原则基础和审查体系显然存在较大的差异,其中一个各方关注度较高的地方就是eVTOL的系统安全性的要求。EASA的SC-VTOL规章中明确提出了10的负九次方的系统安全性要求,这已经达到了对25部运输类飞机的要求,这也是最经常被提及和争议最大的一点,而目前来看EASA并没有松动的趋势。在此插一句,EASA对eVTOL提出如此苛刻的安全性要求的背景和可能的原因在SC-VTOL草稿的公开咨询审议阶段反馈的一千多条意见中其实有相当的披露和反映,仔细看来是很有意思的。
FAA则将eVTOL归入21部的17 (b)项下的“特殊类”来审定的过程中,预留了一定的灵活性,目前FAA从代理局长到主管部门领导的发言中,都只是强调eVTOL必须具备相当的安全性,但尚没有明确表态是否与EASA的SC-VTOL的安全性要求保持一致。在最近美国众议院的交通与基础设施委员会的听证会上,有该委员会的负责议员提出了10的负九次方的系统安全性的要求,鉴于该委员会手握相当的预算审批大权,FAA、议会、主机厂三者对eVTOL产品安全性要求的博弈可能还会持续下去,因此与EASA就eVTOL的双边认证很可能短期内难以有实质进展。亿航在我国则是积极推动无人驾驶载人eVTOL的适航审定,并且已经取得了相当进展。鉴于FAA和EASA在短期内接受无人驾驶载人飞行器适航审定的可能性都相当小,可以想见中、美、欧短期内可能很难对eVTOL的适航规章形成共识从而进行有效的双边互认,因此中、美、欧的eVTOL如果要进入彼此的市场,所需要做的工作无疑都是相当艰巨的,不亚于重新进行一次全面的型号适航审定,对应的时间、资金、对所在国的适航规章的认识和掌握、甚至基本的人力和语言能力都是巨大的障碍。
另一个不可忽视的因素是,美国的eVTOL龙头企业全部深度参与了美国空军发起主办的“敏捷之上”新型空运研究项目,有的企业还参加了美国多个军种的类似项目,因此这些美国eVTOL公司短期内来我国开展业务的难度是不言而喻的。在此不由得忆往昔感慨一下下,Joby公司的创始人兼CEO JoeBen于2018年来我国参加在长沙举行的第二届国际电动航空论坛并参与了主题讨论,当时同台交流的还有我国民航局适航司的领导和来自空客UAM、Volocopter、Lilium、峰飞等企业的嘉宾,这一幕前无古人,当然希望还有来者,JoeBen当时其实对我国市场还挺有兴趣,可惜我们的投资人和业界错过了这个很好的沟通机会。因此,笔者个人认为,对我国的eVTOL整机市场来说,短期内别人很难进来,我们可能也很难出去。加上前面提到的各国市场的国情特点,因此短期内eVTOL更可能在各国分别发展,而不会形成像传统通航机型和汽车、手机等消费品那样的全球统一大市场。这种分散的市场对于一个国家的eVTOL企业来说,可能就是一把双刃剑了。
至于市场需求的国别差异,前面已经阐述了。供应链来说,是面临与整机相似的困难,因为作为审定类航空器的供应链,同样需要进行适航认证。如果eVTOL要规模化发展,每个重要部件都只是做随机审定显然是不可长久的,而一旦进行适航认证,则就面临与整机相似的问题,即使推动行业标准作为符合性条件,行业组织的接受度在各国也有差异。客观地说,目前主要的航空产品的行业标准所涉及的行业组织基本都是欧美主导,这对我国eVTOL供应链企业走向国际市场显然不是有利因素。
基础设施建设直接涉及运行规章的制定,而eVTOL运行程序的设计和认证的重要性和复杂性是目前各国eVTOL主机厂都心知肚明但还不愿意在现阶段投入太大精力的事儿,但这对eVTOL的规模化商用是躲不开的一道坎。基础设施例如最重要最基本的起降场的选址要求、用地审批等环节在各国可能就是千差万别,而运行程序的设计与基础设施直接相关,又跟机型的整体性能指标的设计要求直接关联,可谓环环相扣,动一发牵全身。因此,从这些相关因素的相互制约的关系来看,各国的eVTOL市场至少在初期也很可能形成各自为政的分散市场。
所以,综合来看,eVTOL的发展前景可能难以像优步和投行所设想的那么美好,但也不会是完全被资本塑造的幻象,只要eVTOL行业遵循客观规律,努力奋斗,笔者相信一定会打开市场,找到属于自己的市场空间的,只是这个空间规模可能距离真正的“颠覆性”会有较大的距离。在此,笔者向每一位奋斗在一线的eVTOL从业者表示最深的敬意,是你们在亲自创造一个崭新的市场和一段历史,作为一名自认资深的航空爱好者,笔者可以很肯定地说,这样的机会在航空发展史上可谓一生难求,从这个意义上说,市场规模到底会多大、企业到底什么时候上市也许就不一定是最重要的了。当然,这只是笔者个人的情怀发泄,对于企业而言,生存和发展显然是最为重要的考量因素,笔者祝福每一家eVTOL企业和每一位从业者。