民用无人机行业长坡厚雪,市场广阔

商界观察
06-12 11:03

丨文章摘要

 

消费级无人机市场日渐成熟,工业级无人机应用方兴未艾 

 

民用无人机根据下游用户的类型,可分为消费级与工业级两种类别。消费级无人机主要满足消费者的娱乐需求,强调飞行的便携性和易操作;工业级无人机搭载 不同的专业载荷,满足不同行业应用需求,强调解决方案的整体性。根据Frost & Sullivan,我国消费级无人机行业率先步入成熟期,在 2021 年市场规模首次被工业级无人机超过。根据《中国低空经济发展研究报告(2024)》,2023年国内工业级无人机产业规模占民用无人机产业总规模比重提升至 65.3%,成为推动民用 无人机行业发展的主要力量。

 

法规、政策、产品共同驱动,民用无人机行业市场广阔 

 

1)行政法规:一方面,《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》从生产制造、登 记注册、运行管理等全生命周期对无人机飞行活动进行了规范,填补了我国无人 驾驶航空器管理法规空白。另一方面,《中华人民共和国空域管理条例(征求意 见稿)》新增了 G 和 W 类非管制空域,并明确县级及以上地方政府可以参与协管 空域。我们认为,两部行政法规有望促进民用无人机行业健康良性发展。

 

2)产业政策:《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》中提出,到 2027 年,以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备在城市空 运、物流配送、应急救援等领域实现商业应用。我们认为,产业政策扶持下民用 无人机有望在物流配送和应急救援领域率先放量,2024 年我国快递物流无人机 和应急救援无人机市场规模有望分别达到约 300 亿元和 80 亿元。

 

3)新兴产品:2024 年 3 月 22 日,峰飞航空科技自主研发的 V2000CG 无人驾驶 航空器系统获颁型号合格证,系全球首款通过型号合格认证的吨级以上 eVTOL 航空器,主要用于低空物流、紧急物资运输和应急救援,服务于大型物流公司、 应急救援服务提供商和政府部门等客户。我们认为,民用无人机新兴产品大有厚 积薄发之势,随着里程碑式产品出现,后续更多革命性和爆款产品值得期待。

 

产业链坡长雪厚,技术创新和国产替代驱动成长 

 

民用无人机产业链上游主要为无人机系统、任务载荷、三电等零部件及材料供应 商;中游主要为无人机研发和组装厂商,以及无人机专业飞行、售后维修等服务 提供商;下游主要为政府、企业和个人客户。根据统计,载荷设备(相机、激光 扫描仪、光电吊舱等)在原材料总成本中比重最高,占比约 41.73%;其次为导 航及通信模块(数传、图传、天线、差分板卡等),占比约 15.72%;第三大成 本占比为复材及结构件,比重约 13.31%。

 

丨正文

 

1 消费级市场日渐成熟,工业级应用方兴未艾

 

无人机是由动力驱动、机上无人驾驶的航空飞行器的简称。根据《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,无人驾驶航空器系统是指无人驾驶航空器以及其有关的遥控台(站)、任务载荷和控制链路等组成的系统。其中,遥控台(站)是指遥控无人驾驶航空器的各种操控设备(手段)以及有关系统组成的整体。作为一种高效安全的飞行器,无人机可以代替人工更好地完成数据采集、高空拍摄、地质遥测、远程监控等作业

 

图1: 无人机系统构成  资料来源:蜂巢航宇官网,浙商证券研究所

 

表1: 无人机系统术语和定义

 

民用无人机可分为消费级和工业级无人机两类。按照用途,无人机一般可分为军用无人机和民用无人机。其中民用无人机根据下游用户的类型,可分为消费级与工业级无人机两种类别。消费级无人机主要为小型无人机,搭载相机、摄像头等摄像设备,根据需要配有云台和图传电台,满足消费者的娱乐需求,强调飞行的便携性和易操作;工业级无人机搭载不同的专业载荷,如热红外相机、高光谱相机、激光雷达、光电吊舱等,满足不同行业应用需求,强调解决方案的整体性,一般需根据应用需求定制化生产。

 

图2: 无人机分类:民用无人机包括工业级和消费级两类  资料来源:中无人机招股说明书,浙商证券研究所

 

技术进步推动无人机迅速下沉民用市场。无人机系统最初应用以军事领域为主,20 世纪 90 年代以来,世界各国纷纷探索无人机在民用领域的应用,但由于无人和非无人控制系统分离困难,自动化程度低,无人机在民用领域发展成果较小。2010 年后,随着自动化与无人机可靠性不断提高,无人机具备了小型化、智能化、低成本的条件,无人机民用应用拓展迅猛。不仅消费级无人机广泛普及,工业无人机在人工影响天气、应急产业、气象监测等领域同时得以快速发展。

 

图3: 民用无人机发展历程  资料来源:纵横股份招股说明书,浙商证券研究所

 

工业无人机优势突出、应用广泛。在工业领域,无人机具有成本相对较低,无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用便利性强等优势,因此得到了广泛的应用。其主要应用市场包括人工影响天气、应急救灾、气象监测、航空拍摄、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、核辐射探测、边境巡逻、科研试验、海事侦察、环境监测等多个领域。

 

 

消费级无人机趋于成熟,工业级无人机推动行业发展。根据 Frost & Sullivan,我国消 费级无人机行业率先步入成熟期,在 2021 年市场规模首次被工业级无人机超过。根据赛迪 顾问《中国低空经济发展研究报告(2024)》,2023 年国内工业级无人机的应用深度和广 度不断提升,工业级无人机产业规模占民用无人机产业总规模比重提升至 65.3%,成为推 动民用无人机行业发展的主要力量。

 

 

2 政策和产业升级共驱,民用无人机行业市场广阔

 

2023 年中国低空经济规模突破 5000 亿元,2026 年有望成长为万亿级产业。根据赛迪顾问《中国低空经济发展研究报告(2024)》,受民用无人机产业高速发展、低空空域改革试点工作持续深化等影响,2023 年中国低空经济高速发展,行业规模达到 5059.5 亿元,同比增速达 33.8%。其中,低空飞行器制造和低空运营服务占低空经济总规模接近 55%。随着低空飞行活动的日益增多,预计到 2026 年低空经济规模有望增长至 10644.6 亿元。

 

民用无人机是中国低空经济发展的主力机型,2023 年占低空经济总规模 23.2%。根据赛迪顾问《中国低空经济发展研究报告(2024)》,中国民用无人机产业发展日趋成熟,产业规模持续扩大,民用无人机已成为中国低空经济发展的主力机型。根据赛迪顾问测算,2023 年中国民用无人机产业规模达到 1174.3 亿元,同比增长 32.0%,占低空经济总规模约23.2%。我们认为,在行政法规、产业政策、新兴产品三重驱动下,民用无人机产业有望持续增长。

 

 

2.1 无人机及空域管理条例出台,行业健康发展有法可依

 

无人驾驶航空器管理有法可依,促进无人机产业持续健康发展。2023 年 6 月,国务院、中央军委等部门印发《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》,从生产制造、登记注册、运行管理等全生命周期对无人机飞行活动进行了规范,填补了我国无人驾驶航空器管理法规空白。该条例自 2024 年 1 月 1 日起施行,有望为规范无人机产业发展、营造无人机应用生态提供法规指导和良好环境。

 

新增无人机产业发展黄金空域,地方政府积极性提升。2023 年 11 月,国家空中交通管理委员会办公室会同有关部门起草了《中华人民共和国空域管理条例(征求意见稿)》(下称空管条例意见稿),并面向社会公开征求意见。空管条例意见稿对空域分类和空域管理机构作出了较大变动:新增了 G和 W 类非管制空域,并明确县级及以上地方政府可以参与协管空域。我们认为,空管条例意见稿是对低空空域和通用航空方面行政法规的极大完善和补充,地方政府在空域管理方面自主权大幅提升,将更有动力拉动无人机产业投资。

 

 

2.2 产业政策高举高打,物流配送及应急救援有望率先放量

 

政策推动无人机物流配送示范应用不断深化。根据四部门联合印发的《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》,目标到 2027 年智能电动化无人机将在城市空运、物流配送领域实现商业应用,到 2030 年“干-支-末”无人机配送网络实现安全高效运行。根据深圳市无人机行业协会预计,2024 年无人机在国内的市场规模将达 1600 亿元,其中快递物流方面的无人机市场规模约 300 亿元。我们认为,政策推动构建量大面广的航空物流配送装备体系,快递物流细分领域的民用无人机有望进入高速发展期。

 

 

业内龙头积极探索无人机末端物流配送商业模式。截至 2023 年 12 月底,美团无人机已在深圳、上海等城市 11 个商圈落地了 25 条航线,配送服务覆盖了办公、景区、市政公园、医疗、校园等多种场景,累计完成用户订单超 22 万单,配送效率方面,无人机配送可较传统模式提效近 4成。

 

2024 年 3 月 23 日,顺丰旗下丰翼无人机面向“同城范围 2 小时达”的需求,推出同城及时送、跨城急送无人机物流产品,现支持深圳宝安区、光明区、龙华区范围内互寄,推广期间一口价 12 元,服务范围还在不断拓展中。

 

 

无人机在应急救援领域作用凸显,政策明确加快构建有人无人航空应急救援装备体系。无人机在应急救援中可以发挥现场监测与指挥调度、通信中继与搜索救援、物资工具投放与受灾评估等功能。当前,世界上许多国家都已将无人机纳入应急救援体系,我国也在《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》中指出推动构建有人无人、高低搭配、布局合理、功能互补的航空应急救援装备体系。

 

 

预计 2024 年应急救援无人机市场规模将超过 80 亿元。根据中无人机 2023 年年报,2021 年中国民用无人机应急领域市场规模达 23.98 亿元,较 2020 年增加了 10.37 亿元,同比增长 76.19%。根据南方都市报援引世界无人机大会主席杨金才在 2023 无人机应急救援力量建设与发展论坛上发言,2022 年中国民用无人机应急救援领域市场规模增加至 35.17 亿元,同比增长 46.37%。应急救援无人机应用前景广阔,未来市场有望保持高速增长,预计到 2024 年我国民用无人机应急领域市场规模将达 80.29 亿元。

 

 

2.3 复合翼成工业无人机趋势,行业里程碑式产品出现

 

复合翼构型成为工业无人机主要形式之一。按气动布局分类,无人机主要分为固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机、垂直起降固定翼(复合翼)无人机。由于复合翼无人机具有起降便捷、航时长等特点,具有应用优势,在工业无人机市场中的保有量逐渐增多,市场份额逐渐提高,已成为工业无人机的主要布局形式之一。

 

 

民用无人机产品厚积薄发,行业里程碑式产品出现。2024 年 3 月 22 日,峰飞航空科技自主研发的 V2000CG 无人驾驶航空器系统获得由民航华东局颁发的型号合格证,系全球首款通过型号合格认证的吨级以上 eVTOL 航空器。V2000CG 采用复合翼构型,最大起飞重量 2 吨,纯电动力,自主驾驶,运载能力等同小型直升机,但在安静环保、运营成本和维护成本方面更具优势。V2000CG 主要用于低空物流、紧急物资运输和应急救援,服务于大型物流公司、通航物流服务运营商、应急救援服务提供商和政府部门等客户。

 

 

3 产业链长坡厚雪,技术创新和国产替代驱动成长 

 

民用无人机产业可分为材料供应、整机制造及运营服务三大环节。上游主要为无人机 系统、任务载荷、三电等零部件及材料供应商;中游主要为无人机研发和组装厂商,及无 人机专业飞行、售后维修等服务提供商;下游主要为政府、企业和个人客户,分布在农林 植保、快递物流、城市巡检等各个领域。

 

 

载荷设备占工业无人机成本约四成。根据纵横股份披露的 2017 至 2020 上半年原材料 的合计采购金额占比,载荷设备(相机、激光扫描仪、光电吊舱等)在原材料总成本中比 重最高,占比约 41.73%;其次为导航及通信模块(数传、图传、天线、差分板卡等),占 比约 15.72%;第三大成本占比为复材及结构件,比重约 13.31%。

 

 

3.1 全电推进系统:包括电源、电调、电机和推进器

 

电力推进系统几乎应用于从微型到大型的所有无人机类别。根据能量来源,电力推进系统可以分为全电推进和混合推进两种。其中,全电推进系统一般由电源、电调、电机和推进器组成。电源为系统提供能量;电调接收控制端的信号,调节电机转速;电机将电能转换为机械能并输出;推进器在电机驱动下产生升力或拉力。

 

 

消费级无人机多采用锂聚合物软包电池。锂聚合物电池是锂离子电池一种子类型,通常指正极或电解质采用高分子材料的电池系统。由于锂聚合物中没有多余的电解液,因此在安全性、体积、质量、容量和放电性能方面均具有极大优势。当前的消费级无人机以及其他类型的无人机,大部分都以聚合物锂电池为主。

 

 

高比能大圆柱电池有望成为工业无人机能源新方案。有别于消费级无人机,工业无人机载重高、航程长、部分运营环境较为苛刻(如消防、应急救援等),因此对于电池系统提出更高要求。高比能大圆柱电池具有高能量密度、长循环寿命、不胀气鼓包、热扩散易控制等优势。2023 年 9 月,高比能大圆柱电池首次实现在工业级无人机领域的批量应用,有望成为工业级无人机新的能源解决方案。

 

 

直流无刷电机是当前民用无人机主流。无人机全电推进系统主要采用直流电机,根据电磁场换向方式不同,可以分为有刷直流电机和无刷直流电机。前者由于安全、环保、效率等因素在无人机领域已较少使用。无刷直流电机由于未采用电刷和换向器,避免了磨损,寿命长;此外,无刷直流电机结构简单、零部件可精密配合,因此运行平滑、噪声低;无刷直流电机还可以实现快速动态响应,具有较高的转速范围,已成为民用无人机的首选。

 

 

无刷电调与无刷电机配合工作。电调全称为电子调速器(ESC),主要作用是根据控制信号控制电机转速,分为有刷电调与无刷电调。其中,无刷电调与无刷电机配合工作,将直流电转为三相交流电并输出到无刷电机上,在无人机中得到了越来越广泛的应用。

 

 

螺旋桨是全电推进系统的推进器形式之一。对于固定翼无人机,电机驱动螺旋桨提供拉力,由固定翼产生升力;对于多旋翼无人机,螺旋桨作为旋翼直接产生升力,可实现无人机的垂直起降;对于复合翼无人机,在起飞阶段由旋翼提供升力,升空后旋翼停止工作,转为由尾部的螺旋桨提供拉力。

 

涵道风扇是在自由螺旋桨外围设置涵道的一种推进装置。螺旋桨的桨叶在做高速圆周运动时,叶尖处速度最高,导致诱导阻力较大,对外界气流产生冲击,造成噪声大、效率低。而涵道风扇中,由于叶尖处受涵道限制,冲击噪声减小,诱导阻力减小,效率较高。在城市空中交通、城市消防灭火等对飞行器同时要求紧凑尺寸和大载荷的场景中,电动涵道风扇推进系统具备显著优势。

 

 

3.2飞行控制系统:硬件包括机载和地面站部分,国产化进行中

 

飞控系统是无人机的“大脑”。无人机的飞行控制系统(简称飞控系统)是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务、返场回收等整个飞行过程的核心系统,对无人机进行全权控制和管理。根据美国的无人机自主飞行能力分级,从遥控到机群完全自动化共分为 10 级。

 

 

飞控系统硬件部分由机载和地面站两部分组成。以多旋翼无人机的飞控硬件为例,机载部分主要由主控制器、从控制器、各传感器和无线数传(Air 端)组成。传感器获取的信息分别通过不同的通信接口发送给控制器,控制器通过串口连接无线数传模块,实现与地面的信息交互。地面站部分主要由地面站、无线数传(地面端)和遥控器组成。

 

 

 

无人机主机厂多进行飞控自研。目前市场上飞控产品种类繁多,根据安全标准和智能化水平可用于不同应用场景。消费级飞控系统主要来自于高通(Qualcomm)、以及 Skydio、Parrot、大疆等无人机主机厂自主研发。许多工业级飞控产品起源于 PX4 或 Ardupilot 等开源平台,并针对特定需求和场景进行产品化。工业级飞控产品供应商主要包括 3DR、Auterion 等,大疆、Ascending Technology 等主机厂进行飞控自研。

 

 

3.3 任务载荷系统:分为光学类任务荷载和功能类任务荷载

 

任务载荷指装备到无人机上为某种完成任务的设备总称。按照载荷种类的不同,无人机任务载荷可分为光学类任务载荷和功能类任务载荷。其中光学类荷载包括倾斜摄影模块、热成像模块、实时视频传输模块、合成孔径雷达模块、侦察取证模块等;功能类任务荷载品类众多,包括空中喊话模块、空中投掷器模块、物流箱模块、中继通信模块、智能避障模块、植保喷洒模块等。任务载荷的快速发展,极大地扩展了无人机的应用领域。

 

 

3.4材料:复合材料为首选,铝、镁合金为备选

 

复合材料为无人机首选,铝、镁合金为备选材料。无人机设计和制造过程中,在满足构件承载能力和功能要求前提下,应尽可能选择轻质材料。以机身材料为例,对于小型无人机,其自重较轻、所受荷载较小,内部应力环境简单,因此可采用全复合材料。对于大型无人机,受荷较大,内部结构和应力环境复杂,考虑到复合材料的各向异性、生产工艺及成本问题,构件在能保证功能和承载要求情况下可选用复合材料,例如大型无人机蒙皮;否则可考虑选用铝合金、镁合金等金属材料制造,例如无人机内部梁、框等承力结构。

 

 

3.5新型基础设施:通感算一体化网络与无人机技术相互促进

 

通感算一体化网络是指同时具备物理-数字空间感知、泛在智能通信与计算能力的网络。通感算一体化终端是构建通感算一体化网络的要素之一,即共用射频收发器、共享频段实现通信和感知功能融合、且可采用分布式智能计算技术的大规模智能机器(包括无人机)。无人机将成为通感算一体化网络的典型应用场景之一。感知端:相较于视觉传感器,无线感知可以帮助无人机集群的编队飞行和碰撞规避,通感一体化设备可以最小化无人机的载荷,增加机动性和灵活性。通信端:针对偏远地区、灾后重建地区的通信需求,可通过无人机灵活组网提供应急通信服务。计算端:无人机借助分布式智算技术实现智能驾驶。

 

 

4 投资建议 

 

产业链升级叠加政策催化驱动民用无人机行业蓬勃发展,主机厂及产业链各环节共同 分享产业发展红利。建议关注整机、零部件、材料、运营服务、新基建五大主线。

 

5 风险提示 

 

1)低空空域开放不及预期。国内低空空域开放政策是国内发展民用无人机产业最 重要的影响因素,虽然目前国家已经发布低空空域基础分类办法和低空空域管理颁发 的征求意见稿,但从政策发布到地方政府落实施行仍需要一定时间和实践积累,如果 低空空域开发进度和力度不及预期,则会对无人机和低空经济的发展造成不利影响。 

 

2)市场竞争加剧的风险。目前我国工业无人机行业处于快速成长期,行业内存在 大小规模不等的众多企业,普遍规模较小;同时,低空经济政策支持下或将有更多企 业涌入工业无人机赛道。随着行业的快速发展,如果无人机市场需求不及预期,市场 竞争将会加剧,从而对工业无人机行业的盈利水平造成不利影响。

 

 3)宏观环境风险。国际贸易争端仍在继续,全球政治、宏观经济的走向存在较大 不确定性。我国是全球第一大消费级无人机出口国,国际贸易争端可能致使相关公司 被限制开展出口业务;同时,工业级无人机与细分行业关联性较强,如果宏观经济发 展较差,或抑制工业级无人机产品推广,进而使相关公司受到不利影响。

 

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