向巧院士-低空经济背景下的航空动力发展

报告人：向巧 34(一)低空经济腾飞关键在“飞”低空经济是指在3000米以下空域内，以各种有人和无人飞行器的各类低空飞行活动为牵引，辐射带动相关领域融合发展的综合性经济形态蓄嘉上关健顶材料零部件8元姿件绝构件设计试验环填英试险如构试验航电飞控系统整机初边直升机任务载荷招机云台下游应用场景3公共致务物流运热基础设施值息设施▶无人机反制系统管和服务系统雄修》培讽商商业化应用场景交通出行、物流配送、农业植保、文旅消费、城市管理、应急救援和公共服务等300多个应用场景城市场景非城市场景-----------300-1000米E类空域120-300米G类空域0-120米W类空域低空经济+物流D低空经济+消防低空经济+农业直升机(量少旅游场)工业无人机(量大-巡逻、巡检、测绘)载物SVTOL(量中-跨城物流)D限定类载人eVTOL(量大-旅游景区)植保无人机(量大)场景力生产作业生产作业类：包括农业植保、林业植保、环境监测、城市规划、建筑工程绘等领域，在农业植保方面，无人机可以用于喷洒农药、施肥等作业，提高农作物产量和质量；在环境监测方面，低空飞行器可以用于空气质量监测、污染源排查等工作，公共服务公共服务类：包括城市管理、交通管理、应急救号、医疗教护消防效援等领域。例如，无人机可以用于交通监测、交通疏导提高城市交通管理的效率；在应急救援方面，低空飞行器可以快速到达灾区进行搜救和救援工作。篮空消费类：包括旅游观光、航空摄影、航空娱乐等领域。通过无人机航拍服务，提供给消费者航空摄影、航空旅游等新的消费体验；在旅游观光方面，低空飞行器可以为游客提供全新的旅游体验，丰廑旅游项目，5市场规模；亿元全球低空经济市场规模逐年增大2024年，全球低空经济市场达2700亿美元，到2030年，将突破5000亿美元。2023年，中国低空经济市场为5059亿元人民币，到2025年，将达到1.5万亿元，2035年有望达到3.5万亿元。2664.0e国内新型电推进飞行器动力市场价值(亿美元)67ΩΩ筐割莫0~3000m非非曾8通用航空飞行器公切返助飞机直开机V中大无人机站力类整：男痍/锅牧烹等低空避躺飞行韵地地飞8结代蛟飞行药：龄V道F肌无人机动力炎适：医富解使溴集等代农(行园：农甩飞直开机低空飞行器所兴低空飞行器地力资型：興电直电/SAF/厘燃其等世难世难代表飞G员：的防奶天人自V小型物兼无人几治力员盈；体电/颜电/SAF/料等签空输直机旗道直丸低空行酸焉复合殡(五)动力是低空飞行器的心脏涡轴发动机涡桨发动机涡喷发动机SAF动力燃气涡轮发动机活塞发动机氢燃料电池动力燃氢发动机89(六)不同动力用途不同各有利弊动力系统优点缺点单价万美元/台飞行餐构型活寒发动机结构简单、成本低、维护方便固定质飞机、旋翼机飞机和特技飞机以及涡桨发动机燃油效率高，运行成本低飞行速度低、県声大固定庭飞机小型运输机、农业飞涡缝发动机功率大，单应快、可靠性高医疗致厦、搜救、瞥涡喷发动机燃油消耗率高。呢声大5纯电动力低电时间长固定翼飞机、旋翼机倾转旋属通勤。物流配送、观光飞行等混电动力性强结构复杂，成本较高图定属飞机、旋翼机倾转旋贸短途通勤、物流无人SAF动力好成本高，供应链不完善兼容所有燃浊动力飞行融公务机、运输机、医氢动力高足、兼容性差等研制商型号功率(kW)主要用途奥地利钻石飞机工业公司轻型通用飞机、飞行训练机及特殊任务飞机奥地利庞巴迪-Rotax发动机制造公司用于多种无人机赛峰集团子公司SMA公司通用飞机德国Hirth公司轻型飞机、超轻型飞机、气热船、旋风机以及直升机德围REDAircraftGmbH公司农用飞机、教练机、商务机等各种通用航空飞机英国无人机发动机公司无人机美国莱康明发动机公司菜康明320通用飞机菜康明360通用飞机特技飞机、通航飞机和军用教练机菜康明540通用飞机通用飞机、轻型运动飞机运动飞机结构简单、操作简便、维护方便、价格便宜……2023年，全球活塞发动机总交付量2065台，其中1856台用于固定翼飞机，209台用于直升机。2025年，全球无人机活塞发动机市场将为14亿美元，2033年将达到27亿美元，年绠合增长率8.6%。全球通航活塞发动机市场由莱康明、大陆(中国)、Rotax三强主导500hp以上活塞发动机动力分布(二)涡桨/涡轴发动机优势明显应用广泛动力类型型号研制商涡喷捷克PBSVelka公司荷兰先进微型涡轮机公司普惠加拿大公司GE航空捷克公司罗罗北美公司通用航空、农用机、教练机等用途的直升机动力涡轴赛峰直升机发动机公司乌克兰前进设计局霍尼韦尔公司罗罗北美公司涡轴、涡桨发动机因低油耗、低成本、长寿命等优势，更符合通航领域大规模需求。赛峰集团赛峰集团Arrius2E涡轴发动机端部件优化使功率较前代提升10%,达700shp(521kW),配备双通限数字控制系统(FADEC)和3D打印俄罗斯俄罗斯VK-650V涡轴发动机两型直升机上开展了飞行试验。预计功率增加10%。俄罗斯俄罗斯VK-800涡桨发动机2026年配装LMS-901飞机，到1低空腾飞重在强劲动力2传统燃油动力方兴未艾3绿色动力开辟未来赛道4低空经济必将动力澎湃(一)国外纷纷制定绿色动力发展路线图全电混电氢燃料电池100%可持续航空燃料(SAF)NASA公布了电动飞机推进发展路线图电推进系统功率等级电推进系统功率等级多电和全电飞机技术收益多电和全电飞机技术收益≥10MW2to5·混电100座级MWclass涡电分布式推进150座级·混电50座级、涡电分布式推进100座级支线+全电全行成通用航空全电50座级(500海里)涡电150座级今天10年20年30年40年(二)在研小型飞行器多采用纯电动力复动力湖合动6座常R3方式换20132014201520162017201820192复动力湖合动6座常R3方式换20132014201520162017201820192全球酋款EASA认证的全电双座敏练机，2024年3月完成了第100架生产世界上酋軟申请23部适航审定的电动飞机，其原堡机于2018年首飞，2024年正式起启动该飞机生产。酋个获得FAA认证依据(G-1文件)的eVTOL机型，计划2025年投入商业运营。2023年完成首飞，并获得EASA适航认证全球现有350个以纯电飞机项目为主体的公司，约600个在研纯电飞机项目。大多处于型号研发与取证阶段，少部分投入商业运营。涡轮混电动力可望2030年投入使用国外混电推进系统在设计与试验能力建设方面已取得领先，功率范围覆盖百千瓦级到兆瓦级，研究重点已转向技术工程验证，预计在2030年前可用于通航飞机及短途支线客机。2023年3月，宜布合作开发一型全自主混合电推进验证机(HEX),将采用由2023年3月，宜布合作开发一型全自主混合电推进验证机(HEX),将采用由CT7涡轴发动机驱动的混2023年6月，宜布将在其Arrano汤轴发动机的基出上研发600kW级Electra涡轮发电机，将用子Electra公司的9座短距起降(eSTOL)混合动力电动飞机原型机2023年6月，研制了一型专门用于混合电推迸系统的小型燃气涡轮发动机，主要应用于城市空中交通的eVTOL飞机和19座通勤飞机(四)氢能/可持续航空燃料(SAF)航空动力未来可期赛峰集团和涡轮技术公司合作，2025年1月进行了首台液氢燃料涡桨发动机地面测试，该发动机未来将用于轻型航空市场。奥地利Bosch航空技术公司将Rotax航空活塞发动机改装为使用燃氡活塞发动机。SAF仍存在的问题；·成本问题：在航空公司运营成本中，航油成本占比约1/3,而SAF的价格目前约足传统燃料的2-4倍，SAF的高价直接影响航空公司盈利。2023年，航空公司仅使用了50万吨SAF作为飞机燃料。·产能不足：IATA数据显示，2023年，全球可持续航空燃料的产量超过6亿升，仅占航空业总燃料需求的0.53%。(一)中国低空市场还是一片蓝海2019-2023年中国在册通用航空器数量2019-2023年中国通用航空运营市场规模(二)传统燃油动力严重依赖进口我国低空通航飞机发动机国产化率低，仍需大量依赖进口2024年，中国航发AES100涡轴发动机获适航证并获得1500台订单，首次实现国产民用航空发动机“从无到有”的突破。我国涡桨发动机制造商分布我国涡轴发动机制造商分布大功率或600kW以下老旧机型，缺乏直接对标PT6A发动机和“催化剂”的中等功率产品。√涡轴发动机领域，国内涡轴发动机931台，窭蜂集团产品占比高达46%,其次为普惠加拿大、克里奠夫和罗罗，分别占比19%、11%和10%。(三)绿色动力呈多点突破后发赶超之势整机研制企业进入新能源航空领域锐翔、亿航等企业研发的轻小型电动飞机全球领跑，已有多型纯电飞行器取证机型制造商辽宁通用航空研究婷纯电动力已取证亿坑智能纯电动力已取证上海峰飞纯电动力已取证时的科技纯电动力零重力纯电动力纯电动力沃飞长空纯电动力天翎科混电动力EH216-S已齐星号台格证(TC)、生产许可证(PC)、标准适病证(AC)和运鹭2024年F3月，V2000CG茭中国民华东饱个通过认函的鸿⑦以上eVTOL无人驾纺2023年9月20日，浙华大学车绣学院实骏质向蜘交通的酱人飞行汽车在西安混电动力已实现产品型号交付浙江华擎自主开发HQ100H油电混动垂直起降涡电系统，目前已与多家E-VTOL生产企业达成合作，并进入地面装机调试以及试飞阶段。鸿鹏航空推出鸿赏E300混合动力系统，这是国内首台由民营发动机企业在混合动力方面自主研发并研制成功的突破产品。电表复：7xY3代平台2代早台1代平台航瑞动力利用其在重油航发的成熟研制经验全新堆出的的柴电混合动力平台200～300kW级油电混合动力系统航天科工三院31所规划了60kW-3MW涡轮混电动力技术系列化发展路线图突磁3MW航空电机设计高可靠性突破1MW航空电机设计及大功率溺电总体设计技术长邪命突玻双转子总体设计技术突破小功率单轴直聚涡电总体设计技术氢燃料电池无人机实现首飞单位功率研究进展无人机2024年4月，北航自主研发的“北航氢动一号”全电飞机完成首飞，额定功率120kW级，功重比超过1kW/kg,系统效率较传统燃油动力提升40%以上，吨级垂直起降无人机2025年2月，陕西、北京等地的数家科技公司联合研制的国内首梁吨级液氢电动垂直起降无人机在凤翔试飞成功，验证了液氢在大载50kg级无人机2025年4月，中航成飞联合清华大学研发的50kg级氢能无人机完成30小时长航时跨昼夜连续飞行，突破了基于氢燃料电池输出特性的飞发控一体化设计技术长航时无人机2024年8月，天目山实验室研制的全球首款百公里级氢动力多旋翼无人机“天目山一号”,搭载自主研制的氢惨料电池动力系统完成首飞，航程100km,飞行时长1h30min。燃氢涡轴发动机燃氢涡桨发动机2025年1月，追梦空天公司DF600°惊鸿”成功完成国内首型2025年4月，浙大城市学院与北京伯肯节能科技成功完成国内混合动力系统，在满载状态下实现60公里·航空动力是低空经济的重要组成，也是其腾飞的关键支撑，要以飞行应用场景和