导语:燃油、纯电、混动、氢能,飞行器动力方案如何选择?本文分析了各种方案的优势和应用场景,并重点关注混动技术的长足发展潜力。混动方案中,串联vs.并联、活塞vs.涡轮,哪种结构更具优势?一起来看看吧!
燃油/纯电/混动/氢能各有优势。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,有望在大机型上率先应用。目前新兴厂商普遍布局纯电和混动路线。
纯电续航短期难突破,混动有望长足发展。1)政策端:四部门发布《查找图书通用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组成部分,尤其在长续航(400km以上)、多座级通勤(6人以上)领域,混动比纯电更具商业可行性。3)无人机领域:油电混动+升力巡航路线实力出众,纯电无人机续航时间在几十分钟到2-4小时不等,混动机型则可以做到十几小时,续航、载重优势突出。4)eVTOL领域:国内纯电为主,但有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Chaparral C1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。
混动方案:活塞经济性强,涡轮性能卓越。1)串联vs.并联。由于飞行器多采用分布式电驱动,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(如高空/高速)场景下,相对活塞有比较优势。
混动eVTOL先锋:Elroy Air Chaparral C1。历经七年研发,于2023年11月实现涡轮发电机混动eVTOL行业首飞。Chaparral C1采用分布式电推进系统,涡轮发动机-电池的串联式混动结构,有效载荷136kg,续航483km,可实现远程任务执行和自主安全冗余飞行。自成立以来,Elroy Air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、梅萨航空公司、布里斯托公司(Bristow)和联邦快递(FedEx)等建立合作关系,目前积压订单超30亿美元。
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,机械组覆盖)。
详见5月12日发布的深度报告《重视低空经济的混动技术方案——低空经济系列报告(六)》
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