2024年低空經(jīng)濟專題報告：電動垂直起降飛機龍頭Joby的前世今生

2024年低空經(jīng)濟專題報告：電動垂直起降飛機龍頭Joby的前世今生1全球電動垂直起降飛機龍頭，垂直整合符合公司發(fā)展歷史1.1歷史：創(chuàng)辦先驅(qū)先行，發(fā)展生逢其時Joby是一家總部位于加利福尼亞州的純電動垂直起降飛機（electricverticaltake-offandlanding，eVTOL）制造商，成立于2009年，并于2021年8月通過與特殊目的公司（SPAC）ReinventTechnologyPartners合并，以66億美元的估值在紐交所SPAC上市，成為電動飛機領(lǐng)域的閃耀之星。公司創(chuàng)始人JoeBenBevirt適應(yīng)時代技術(shù)，研發(fā)沉淀。JoeBenBevirt師從航空和機械工程教授PaulMoller，由于技術(shù)限制無法實現(xiàn)飛車穩(wěn)定懸停。JoeBenBevirt意識到機電等新興行業(yè)將會是產(chǎn)業(yè)核心，因此先后成功創(chuàng)建過三家不同行業(yè)的公司，生命科學(xué)公司Velocity11（后來賣給安捷倫），生產(chǎn)GorillaPod“八爪魚”相機三腳架的企業(yè)JobyInc.和專注于機載風(fēng)力發(fā)電的公司JobyEnergy。和特斯拉CEO馬斯克一樣，JoeBenBevirt利用了前幾家創(chuàng)業(yè)公司成功退出的收益和積累的技術(shù)作為發(fā)展Joby的基石，創(chuàng)辦了Joby航空，進(jìn)行深度研究數(shù)十載。Joby公司管理層均有航空領(lǐng)域背景，專業(yè)功底深厚。首席財務(wù)官MattField擁有超過20年財務(wù)經(jīng)驗，曾擔(dān)任福特汽車公司北美首席財務(wù)官，管理1000億美元收入業(yè)務(wù)和1000名財務(wù)員工；政府政策負(fù)責(zé)人GregBowles曾在美國通用航空制造商協(xié)會（GAMA）任職14年，先后擔(dān)任工程制造總監(jiān)、歐洲監(jiān)管事務(wù)總監(jiān)、全球創(chuàng)新政策副總裁，倡導(dǎo)現(xiàn)代監(jiān)管改革，為新形式的日常空中交通鋪平道路；運營總裁BonnySimi曾在捷藍(lán)航空工作17年，先后擔(dān)任機長、機場規(guī)劃總監(jiān)、客戶服務(wù)總監(jiān)、人力副總裁，并一手創(chuàng)立了其風(fēng)險投資子公司子公司JetBlueTechnologyVentures。首席產(chǎn)品官EricAllison是斯坦福大學(xué)航空和航天學(xué)博士，曾擔(dān)任飛行汽車公司ZeeAero的CEO，帶領(lǐng)自主空中出租車Cora的開發(fā)，也曾帶領(lǐng)Uber的飛行汽車團隊UberElevate開發(fā)軟件工具，實現(xiàn)按需移動。1.2融資：提供資金支持，賦能商業(yè)發(fā)展融資給予企業(yè)資金支持同時賦能公司商業(yè)化發(fā)展。Joby在2016年獲得其A輪融資，一個月后又獲得了五角大樓基金的資助，隨后陸續(xù)獲得B輪和C輪融資，并很快通過與SPAC合并的方式在2021年8月借殼上市，成為繼億航之后，第二家上市的eVTOL公司。其中，汽車制造商豐田（ToyotaMotor）、打車平臺優(yōu)步（Uber）和美國最大的航空公司達(dá)美航空（DeltaAirLines）在Joby上市前后的注資對于Joby未來的商業(yè)化發(fā)展具有戰(zhàn)略意義：（1）豐田在汽車領(lǐng)域的制造經(jīng)驗幫助Joby實現(xiàn)批產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)的效率和質(zhì)量；（2）優(yōu)步將其地面按需出租車管理經(jīng)驗和信息化系統(tǒng)注入Joby的空中出租車相關(guān)環(huán)節(jié)；（3）達(dá)美航空協(xié)助Joby首先實現(xiàn)“從家到機場”的航線運營（首先從紐約市和洛杉磯起飛）。Joby資金能力全球領(lǐng)先。相比國內(nèi)主機廠公司資金情況，海外廠商資金實力遙遙領(lǐng)先。下圖為各個主機廠商內(nèi)部資金與融資資金的總額，可以看到Joby、LILIUM、ARCHER至今分別為22.6、13.4、10.96億美元，明顯領(lǐng)先億航等國內(nèi)企業(yè)。1.3戰(zhàn)略：核心零部件垂直整合構(gòu)建護(hù)城河，商業(yè)模式垂直整合提供運輸服務(wù)生產(chǎn)技術(shù)的垂直整合構(gòu)建公司廣闊護(hù)城河。從公司發(fā)展歷史角度來看，技術(shù)的垂直整合為無奈之舉。公司創(chuàng)業(yè)之初eVTOL領(lǐng)域尚處于行業(yè)早期，沒有成型的產(chǎn)業(yè)配套，沒有成熟的供應(yīng)鏈。因此，處于行業(yè)早期的科技型企業(yè)往往需要自主研發(fā)制造的情形，比如要自行研制電機、舵機、逆變器、電池包、傳感器和低噪音螺旋槳。公司經(jīng)過20年的技術(shù)積累以及與上下游企業(yè)合作，使Joby對飛行器生產(chǎn)的Know-How更為了解，造出的飛行器高度集成、性能更優(yōu)。商業(yè)模式的垂直整合加速公司商業(yè)化發(fā)展。Joby戰(zhàn)略定位并不是單純飛行器制造商，公司與豐田、Uber、達(dá)美航空等企業(yè)的戰(zhàn)略合作體現(xiàn)公司旨在通過打造一個垂直整合的運輸服務(wù)公司，為客戶直接提供運輸服務(wù)。該戰(zhàn)略定位主要是由于目前社會環(huán)境造成的，在紐約和洛杉磯每天99%以上的行程在50公里之內(nèi)。例如，Joby曾在C輪融資中獲得了Uber5000萬美元的投資，同年12月Joby又宣布收購Uber的“空中的士服務(wù)”業(yè)務(wù)——Elevate，同時獲得Uber另外7500萬美元的投資。除此之外，兩家公司同意將各自的服務(wù)整合到彼此的應(yīng)用程序中，從而為未來的客戶實現(xiàn)地面和空中旅行的無縫整合。1.4產(chǎn)品定位：解決交通擁堵現(xiàn)狀，增添安全、高效、快捷出行方式產(chǎn)品定位解決交通的“一百公里”擁堵現(xiàn)狀。三種主流方式：1）固定翼飛機需要較長的跑道輔助起飛，而高樓聳立、人流密集的城市中心無法為其提供完備的起飛條件，能執(zhí)行城市間大型客運和貨運任務(wù)，無法服務(wù)城市內(nèi)部或臨近城市市區(qū)點對點交通。2）直升機具有載重大、機動性強的優(yōu)點，起降條件也不需要專門跑道與機場，能夠節(jié)省通用航空機場的基建成本。但是其飛行時噪聲大、運營成本高，維護(hù)保養(yǎng)貴，難以進(jìn)一步普及。3）eVTOL集成了自動駕駛、電動、低空航空元素為一體，噪音更小，成本更低，且能夠垂直起降，省去了建造機場的成本，隨時隨地可以起飛和降落。商業(yè)化合作加速“制造”向“制造+服務(wù)”發(fā)展速度。1）通過與Uber合作，Joby可以獲得了寶貴的網(wǎng)約車業(yè)務(wù)運營經(jīng)驗，將有助于其產(chǎn)品推向市場后的運營和成長，使得公司在競爭激烈的市場中能夠更加穩(wěn)健地發(fā)展。2）豐田又押注航空運輸領(lǐng)域的發(fā)展，其總裁兼首席執(zhí)行官豐田章男對豐田向Joby的投資表示“豐田eVTOL和航空運輸?shù)膽B(tài)度是認(rèn)真的”。3）達(dá)美航空表示將把Joby往返機場的航空服務(wù)整合到達(dá)美乘客的預(yù)定系統(tǒng)中，為乘客提供乘坐空中出租車往返于紐約和洛杉磯的機場的出行選擇。Joby與迪拜道路和運輸局(RTA)簽署最終協(xié)議，將于2026年初在阿聯(lián)酋推出空中出租車服務(wù)。該協(xié)議為Joby提供了為期六年的迪拜空中出租車獨家運營權(quán)，并將使迪拜成為通過Joby的革命性技術(shù)提供快速、清潔和安靜的空中旅行的世界領(lǐng)導(dǎo)者。該協(xié)議確保了來自RTA的各種支持，包括金融機制，以進(jìn)入和成熟迪拜的服務(wù)業(yè)務(wù)。1.5適航認(rèn)證：一波三折，預(yù)計2025年獲得FAA的民用適航證初始規(guī)劃：按照J(rèn)oby的規(guī)劃，公司預(yù)計在2021年首次FAA信用測試認(rèn)證，在2022和2023年分別通過首次飛行測試與FAA飛行測試，并在2024年開始進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)與商業(yè)化運行。目前進(jìn)展：2023年11月，S4eVTOL在紐約市區(qū)完成首次試飛，為該型eVTOL在城市中的首次飛行。更早之前，Jobv的第一架eVTOL產(chǎn)品已成功交付美國軍方。截至2024年3月，F(xiàn)AA發(fā)布了美國Joby公司的JAS4-1型五座傾轉(zhuǎn)旋翼eVTOL的正式適航準(zhǔn)則，將于2024年4月8日生效，這是FAA發(fā)布的第一個eVTOL適航專用條件。項目認(rèn)證計劃的可行性除了受整機廠商自身規(guī)劃的影響，也受適航監(jiān)管法規(guī)政策的影響。1）階段一：FAA原計劃將eVTOL納入23部固定翼飛機類別進(jìn)行適航審定，再根據(jù)eVTOL的垂直起降部分的適航要求參考27部直升機和29部運輸類旋翼類航空器部分適航標(biāo)準(zhǔn)增加專用條件。2）階段二：FAA調(diào)整eVTOL的適航審定政策，為此將eVTOL納入21.17(b)所屬的“特殊類別”（specialclass），F(xiàn)AA對eVTOL的適航審定就變成了一事一議，根據(jù)每個型號的情況相應(yīng)制定專門的專用條件，增加了審定的復(fù)雜性、降低了審定效率。3）階段三：3月8日，F(xiàn)AA發(fā)布了美國Joby公司的JAS4-1型五座傾轉(zhuǎn)旋eVTOL的式活航準(zhǔn)則，將于2024年4月8日生效、這是FAA發(fā)布的第一個eVTOL話航專用條件。未來預(yù)期：根據(jù)Joby2023公布的股東公開信，截止2023Q3，84%的認(rèn)證計劃已被FAA接受，其中包括涵蓋電池和高壓配電的儲能和配電系統(tǒng)計劃等。同時Joby傾轉(zhuǎn)旋翼電動垂直起降行器（eVTOL）JAS4-1的正式適航準(zhǔn)則將自2024年4月8日起生效，準(zhǔn)則的確定將加速Joby的審批流程。另一方面，美國空軍于2020年12月向Joby的五座eVTOL頒發(fā)了軍用適航證，Joby的原型機已經(jīng)取得FAA頒發(fā)的特許適航證。Joby預(yù)計，向美國空軍24年交付的飛機將促使FAA向JobyAviation頒發(fā)適航證書，預(yù)計2025年獲得FAA的民用適航證。美國“敏捷至上”計劃或?qū)⒓铀貸oby的認(rèn)證速度。2020年2月，美空軍啟動了名為“敏捷至上”（AgilityPrime）項目，探索航空業(yè)新興的電動垂直起降（eVTOL）技術(shù)在特種作戰(zhàn)、救援搜索、短距運輸?shù)溶娛氯蝿?wù)應(yīng)用的可行性，推動商用技術(shù)向軍事領(lǐng)域轉(zhuǎn)化。美國空軍敏捷至上項目于2023年4月25日向eVTOL制造商喬比（Joby）公司授予了總額5500萬美元的9架S4飛機采購合同，首批2架S4飛機將于2024年3月前交付。這是敏捷至上項目首次簽署采購合同，意味著eVTOL在軍用領(lǐng)域獲得重大進(jìn)展。項目涉及的S4飛機預(yù)計將于2024年完成飛行器適航審定，2025年年初具備規(guī)?；瘧?yīng)用的水平。2JobyS4：傾轉(zhuǎn)旋翼型號標(biāo)桿，安全性對標(biāo)民航客機2.1產(chǎn)品：穩(wěn)步迭代，低噪音與安全冗余為基礎(chǔ)十年磨一劍，真正契合并解決了城市空中出行領(lǐng)域的核心關(guān)切問題，有望成為UAM第一個真正商業(yè)落地運營的eVTOL飛行器。匯總Joby的產(chǎn)品參數(shù)，總結(jié)龍頭企業(yè)產(chǎn)品趨勢：變：搭載人數(shù)/重量提升（2人→5人，180Kg→453Kg），航程縮短（320Km→241/161），空重增加（900Kg→1815/1950Kg），螺旋槳/電動機數(shù)量下降（16個→6個），有主翼轉(zhuǎn)為無主翼。不變：巡航速度（保持320Km/h），機身（碳纖維復(fù)合材料），尾翼（V型），安全冗余（分布式電力推進(jìn)系統(tǒng)）。城市空中交通核心前提：低噪音和具備冗余（安全）。1）低噪聲：Joby的eVTOL與傳統(tǒng)直升飛機區(qū)別顯著。傳統(tǒng)直升飛機的能源效率低且噪音大，盡管技術(shù)早已成熟但并不能在城市中作為民用交通得到普及，而Joby研發(fā)的這一類利用清潔能源的低噪音“直升飛機”可以有效地解決傳統(tǒng)直升機作為通用交通工具的最大難題。在懸停階段噪聲非常低，而懸停階段是飛機噪音最大的飛行階段，這使JobyS4成為目前已知滿足城市空中交通噪聲低于88分貝限制標(biāo)準(zhǔn)的飛機。2）安全性：分布式電力推進(jìn)（DEP），通過冗余為其乘客和/或貨物提供安全保障。DEP意味著在飛機上安裝多個螺旋槳（或涵道風(fēng)扇）和電機，因此如果一個或多個螺旋槳（涵道風(fēng)扇）或電機發(fā)生故障，其他工作螺旋槳（或涵道風(fēng)扇）和電機可以安全降落飛機。實現(xiàn)該功能是因為：1）六個螺旋槳中任意一個螺旋槳故障情況下都能保證安全飛行；2）每個電機都由兩個獨立的逆變器供電；3）每個逆變器都連接到一個單獨的電池組；4）飛行器有四個隔離的冗余電池組；5）逆變器或電池發(fā)生故障，電機將保證繼續(xù)工作。2.2零部件：要求對標(biāo)民航客機，重點聚焦安全、低噪音和長續(xù)航載人級eVTOL的零部件和材料安全性對標(biāo)民航客機。eVTOL飛行汽車結(jié)構(gòu)主要包括三大部分：動力推進(jìn)系統(tǒng)、車體平臺和飛行控制總系統(tǒng)，其中每個部分又可分為多個子系統(tǒng)。1）動力推進(jìn)系統(tǒng)的核心技術(shù)及零部件主要包含電池、電機、驅(qū)動器、伺服電機、減速器等；2）車體平臺系統(tǒng)主要包含機體外殼、槳葉、航空玻璃等，部分零部件可與飛機、直升機通用，目前該領(lǐng)域主要是航空航天企業(yè)在研發(fā)和制造；3）飛行控制總系統(tǒng)分為四個主要部分：①飛行控制系統(tǒng)：包括起飛著陸控制、飛行姿態(tài)控制、路徑規(guī)劃、應(yīng)急安全等；②傳感器系統(tǒng)：包括攝像頭、激光雷達(dá)、超聲波、空速管，以及溫度、氣壓、濕度傳感器等；③通訊系統(tǒng)：包括無線電、5G、衛(wèi)星通訊等；④導(dǎo)航系統(tǒng)：包括北斗導(dǎo)航和GPS的定位系統(tǒng)以及基站導(dǎo)航、慣導(dǎo)等導(dǎo)航系統(tǒng)。飛行控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)的研發(fā)制造參與者主要以軍工單位、研究所及高校為主。JobyS4主要由電力系統(tǒng)、機身、電池與零部件組成。動力系統(tǒng)占整機重量的19%，負(fù)載占整機重量21%，其他所有的部件重量為25%，電池占整機重量35%。2.2.1機翼機身：具備優(yōu)秀的強度重量比，碳纖維為主要材料S4能夠搭載一個飛行員和4個乘客，其1號原型機的機翼翼展長10.7米，機身長7.3米，在其2號原型機上翼展長變?yōu)榱?1.6米，機身長則為6.4米。產(chǎn)品前掠翼設(shè)計用于解決飛機的推力中心與重心之間的不重合而產(chǎn)生的小扭矩問題。根據(jù)CEO提供的信息，在高速巡航狀態(tài)下，S4升阻比在16-18之間。S4的機身由復(fù)合材料制成，采用三點式起落架。eVTOL大量使用碳纖維復(fù)合材料，進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，緩解電池供電壓力，提供更加安靜的飛行體驗。碳纖維復(fù)合材料可提供航空航天應(yīng)用所需的強度重量比，以最大程度地提高飛機的航程和速度。不斷優(yōu)化Joby飛機的各個方面，以最大程度地利用城市交通，而高質(zhì)量的碳纖維材料是實現(xiàn)其目標(biāo)的關(guān)鍵組成部分。值得注意的是，S4V2最大起飛重量為2177公斤，負(fù)載載重454公斤，滿足FAA單座91公斤或200磅的座位重量分配要求。2.2.2螺旋槳：低槳尖速度降低噪音，低槳盤負(fù)載降低功耗JobyS4擁有6個高強度螺旋槳，螺旋槳直徑達(dá)2.9米，每個螺旋槳上擁有5片槳葉。相較上一代產(chǎn)品，JobyS2擁有12個螺旋槳，其直徑約為1m。S2的槳盤負(fù)載為每平方米80公斤，然而S4的槳盤負(fù)載僅為每平方米46公斤，比所有當(dāng)前正在投入使用中的傳統(tǒng)傾轉(zhuǎn)旋翼和傾轉(zhuǎn)機翼的飛機都要小很多，低槳盤負(fù)載意味S4在懸停時擁有著更低的功耗和更高的效率。S4的五個螺旋槳葉片均有一個反面翼尖，研究顯示，反面翼尖使S4具有更好的懸停性能，在巡航階段也具有更高的效率，同時能顯著降低噪音。S4的槳尖速度只有113m/s，相比較之下，作為同類產(chǎn)品中最暢銷的直升機Robinson，其槳尖速度為215m/s，這是S4噪音水平如此之低的另一個原因。雙繞線電機與逆變器組合共重28千克，峰值功率達(dá)236KW。與特斯拉ModelSPlaid相比，Joby以更輕的重量保證兩倍的功率。同時螺旋槳最高扭矩達(dá)1800Nm，平均扭矩1380Nm，Joby提供的扭矩相當(dāng)于福特F-350重型卡車的發(fā)動機，使eVTOL能夠在低速下產(chǎn)生推力，同時也是低噪音保障。2.2.3推進(jìn)系統(tǒng)：DEP保證安全冗余，DirectDrive電機架構(gòu)滿足力矩要求JobyS4的推進(jìn)系統(tǒng)由6個可傾轉(zhuǎn)的電動螺旋槳構(gòu)成，每個螺旋槳由兩個電機驅(qū)動，每個電機的額定功率為70KW，兩個電機可以為每個螺旋槳工作提供一層冗余。推進(jìn)系統(tǒng)的顯著特點是其位于外側(cè)的4個螺旋槳與螺旋槳所在艙體機構(gòu)整個一起傾斜，而位于內(nèi)側(cè)的2個螺旋槳則是采用獨特的連桿機構(gòu)，使只有螺旋槳葉片傾斜而不會使螺旋槳所在艙體機構(gòu)整個一起傾斜。增添冗余為推進(jìn)系統(tǒng)的核心。每個推進(jìn)電機均由雙余度逆變器驅(qū)動提高任務(wù)可靠性，每個電機對應(yīng)的雙余度中每個逆變器又由兩個獨立的電池供電從而防止電池故障蔓延，四塊獨立的多余度電池包安裝在遠(yuǎn)離乘客的位置來提高。在任何一個推進(jìn)電機、逆變器或電池包失效的情況下，飛機仍然可以安全飛行，也就是說，整架飛機不存在單點故障。自創(chuàng)電機架構(gòu)，滿足對力矩的所有要求。2016年，Joby開發(fā)并測試的七擋變速箱提供所需的扭矩，但多個齒輪、軸承和齒都需要跟蹤、檢查、潤滑和更換。目前，公司設(shè)計JobyDirectDrive電機架構(gòu)，提供產(chǎn)品需要的所有動力和扭矩，沒有任何齒輪。2.2.4飛控系統(tǒng)：自研統(tǒng)一飛控系統(tǒng)，產(chǎn)品向分布式發(fā)展飛控系統(tǒng)是較為復(fù)雜的機載系統(tǒng)，涉及機電設(shè)備、電子軟硬件、算法等多個大方向，不同的語境中，飛控在不同的語境中，可能指的是不同的部分。下圖為典型飛控系統(tǒng)研制過程可能包含的項目，圖中的不同顏色展示了不同角色之間可能的分工。Joby飛控系統(tǒng)巧妙之處在于采用POE以太網(wǎng)交換機，將供電和通信網(wǎng)絡(luò)合二為一，所有飛控計算機和其他設(shè)備均掛在該總線上，并可能將安全關(guān)鍵部分和其他部分隔離的方式在物理上實現(xiàn)安全分區(qū)，盡管當(dāng)前看不到該架構(gòu)在安全性指標(biāo)，但這不失為通過優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)降低系統(tǒng)重量的可能途徑。Joby的航電飛控系統(tǒng)是自研的“統(tǒng)一的飛行控制系統(tǒng)”。沒有選擇英國公司VerticalAerospace的VA-4X無人機和德國公司Lilium的LiliumJet無人機外包給霍尼韋爾的模式，而是依靠企業(yè)內(nèi)部大量來自于軍工巨頭和特斯拉、蘋果等IT產(chǎn)業(yè)巨頭的研發(fā)人員自行研發(fā)，并在F-35B駕駛艙航電飛控架構(gòu)上實施，將垂直飛行和巡航飛行結(jié)合到同一控制界面中。航電主管NateMartin曾在蘋果和特斯拉工作過，模擬器試飛員JamesDenham就參與了F35的“統(tǒng)一控制架構(gòu)”的研發(fā)，產(chǎn)品由集中式向分布式發(fā)展。2.2.5電池：續(xù)航能力的核心，支持一萬次充放電循環(huán)Joby改進(jìn)了現(xiàn)有電池技術(shù)，開發(fā)出了專門針對航空用途的商用三元鋰離子電池（正負(fù)極分別采用811NMC和石墨），能夠更好地在能量密度、垂直起降功率和充放電循環(huán)壽命三方面取得平衡。根據(jù)Joby的披露，該電池支持超過1萬飛行架次的充放電循環(huán)，同時具備優(yōu)秀的充電速度。Joby電池陰極采用的811NMC，這是在市場上已有的主流鋰電池的基礎(chǔ)上通過調(diào)整材料配比（80%的鎳、10%的錳和10%的鈷）而獲得的一種合成材料。NMC811電池的核心特點是高能量密度。能量密度的單位為Wh/kg，即瓦小時每千克。根據(jù)公司公告，公司電池能量密度達(dá)到288Wh/kg，即每千克電池產(chǎn)生的能量可以供10瓦的電燈照28.8個小時以上。Joby的動力總成負(fù)責(zé)人由特斯拉的前電池工程負(fù)責(zé)人JonWagner擔(dān)任。電池采用隔離發(fā)布式，提升電力冗余。Joby通過采購電池單元，然后再通過內(nèi)部設(shè)計、工程和測試完成電池模塊的開發(fā)，實現(xiàn)對整機性能目標(biāo)的要求。S4上有四個獨立的冗余電池組，如果任何一個螺旋槳、逆變器或電池組出現(xiàn)故障，飛機可以繼續(xù)飛行。航程范圍達(dá)100英里，領(lǐng)域覆蓋大部分核心區(qū)域。目前最好的飛行電池組，能量密度在170Wh/Kg左右。Joby聲稱他們電池組的能量密度在235Wh/Kg，根據(jù)前文計算V2電池總重量限額為762公斤，即使具有如此高的電池組能量密度，S4的電池組容量也只達(dá)到762*235=179KWh，預(yù)計航程在100英里（161公里）范圍之內(nèi)。2.3eVTOL技術(shù)路線各異，JobyS4為傾轉(zhuǎn)機翼型領(lǐng)先者eVTOL依據(jù)機翼構(gòu)型主要可以分為多旋翼構(gòu)型、升力+巡航型（復(fù)合翼構(gòu)型）以及矢量推力構(gòu)型。截至目前，傾轉(zhuǎn)構(gòu)型有350個設(shè)計，復(fù)合翼構(gòu)型有172個設(shè)計、多旋翼構(gòu)型有284個設(shè)計、飛行摩托有109個設(shè)計，海外已經(jīng)走出來了一條相對統(tǒng)一的認(rèn)知道路。1）多旋翼構(gòu)型：多旋翼構(gòu)型有多個旋翼提供升力，無巡航用螺旋槳，沒有機翼，完全通過調(diào)整各旋翼轉(zhuǎn)速來控制姿態(tài)及巡飛。多旋翼構(gòu)型eVTOL懸停飛行性能較好，且容易控制速度大小與方向，因此安全性較優(yōu)，也便于操控。但此類飛行器設(shè)計結(jié)構(gòu)相對簡單，其載荷較小，飛行速度與航程表現(xiàn)相對較差，因此只適用于城市內(nèi)短距離的航行，例如市內(nèi)短距離空運、應(yīng)急救援等。典型產(chǎn)品包括億航的EH216、小鵬匯天的旅航者X2等。2）升力+巡航型（復(fù)合翼構(gòu)型）：升力+巡航型通過完全獨立的推進(jìn)器（螺旋槳）分別提供升力和巡航推力，從而分別實現(xiàn)垂直起降和巡航。該設(shè)計有利于降低能耗，但升力和推力來源于不同的螺旋槳，意味著始終存在效率浪費，無法達(dá)到更高效率，速度也無法達(dá)到最快。此類飛行器飛行速度、航程和安全性與其他eVTOL相比處于中間水平，因此適用于城市內(nèi)航行或城際交通，典型產(chǎn)品包括Volocopter公司的VoloConnect等；3）矢量推力構(gòu)型：矢量推力構(gòu)型使用矢量推進(jìn)器（傾轉(zhuǎn)旋翼、傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇等）提供升力并輔助巡航，在不同使用階段通過推力改變方向，實現(xiàn)垂直起降和巡航。矢量推力構(gòu)型在不同飛行階段采用不同的推進(jìn)方式并存在過渡過程，總體設(shè)計復(fù)雜，可實現(xiàn)更高的飛行速度和更遠(yuǎn)的航程，且氣動效率高，有效載荷量大，適用于更遠(yuǎn)距離的城內(nèi)與城際交通。但是其安全性能低，伴隨更高的風(fēng)險，典型產(chǎn)品包括中國時的公司的E20等。海外的eVTOL研發(fā)基本定位為空中出租車。根據(jù)SMG數(shù)據(jù)顯示，海外eVTOL企業(yè)以傾轉(zhuǎn)構(gòu)型為主，應(yīng)用場景主要定位為空中出租車。同時，根據(jù)OEM宣布進(jìn)入服務(wù)年度時間先后來看，預(yù)計2025年前進(jìn)入市場的為億航、Joby、Beta、Volocopter、Archer、Pipistrel、ElroyAir和REGENT。針對大規(guī)模城市低空交通出行，Joby選擇傾轉(zhuǎn)旋翼型。傾轉(zhuǎn)機翼構(gòu)型eVTOL動力系統(tǒng)具有動力冗余不足的特征，任意一側(cè)喪失兩個推力之后，不足以進(jìn)行推力配平完成垂直著陸；在飛行中遇到風(fēng)切變、失控、失速等情況時，傾轉(zhuǎn)機翼型需要數(shù)秒到數(shù)十秒的傾轉(zhuǎn)過程，傾轉(zhuǎn)機翼速度慢，無法實現(xiàn)保護(hù)能，失效概率為1.265×10-6，遠(yuǎn)高于航空業(yè)確立的對于大型客機和大型通航飛機10-9飛行小時的特征事故率標(biāo)準(zhǔn)。但公司通過對電機、電池、結(jié)構(gòu)等做的安全冗余的定制化設(shè)計，已經(jīng)逐步得到美國FAA的航空標(biāo)準(zhǔn)驗證，各類性能在全球傾轉(zhuǎn)旋翼型中明顯領(lǐng)先。3社會環(huán)境：民用航空基建成熟，eVTOL在城市交通中優(yōu)勢明顯3.1美國空域管理：逐漸寬松空域管理，空域利用率領(lǐng)先美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）將空域劃分為A、B、C、D、E、G六個等級，A-E級為管制空域、G級為非管制空域和臨時性限制空域。FAA下屬的空中交通組織（AirTrafficOrganization）按照不同空域的交通繁忙程度和飛機類型對空域進(jìn)行分類管理。美國85%的空域為民用空域，僅部分限制區(qū)和禁飛區(qū)屬軍管。通用航空器可飛行的空域主要在中低空空域的E類空域（垂直范圍為1200-18000ft，西部山區(qū)為14500-18000ft）和低空空域的G類空域（垂直范圍為1200ft以下），占空域的80%。在目視飛行規(guī)則下，E類和G類空域為非管制空域，飛行員不需要向管制部門辦理飛行申請，只需在起飛前用無線電告知飛行計劃和航線即可。美國空域管理寬松，通用航空主要在低空域飛行。二戰(zhàn)后，政府將大部分空域劃給民用，其中大部分供通用航空使用。1987年，美國頒布《航空公司放松管制法》，允許航空公司自主選擇航線和航班，促進(jìn)了通用航空發(fā)展。然而，隨著事故增多，F(xiàn)AA意識到需要加強空域安全。911事件后，國會通過《航空運輸安全與系統(tǒng)穩(wěn)定法》，加強安全措施，增加禁飛區(qū)，開放飛行報告，形成了今天美國繁榮且有序的空域管理體系。美國空域整體利用率較高。根據(jù)《中美歐空域管理效率比較研究》測算，我國全空域飛行密度約為1.39飛行小時/平方公里，約為美國30.2%，歐洲的48.4%。我國軍民航飛行總量不到美國的1/3和歐洲的1/2，我國空域整體利用率較低，美國領(lǐng)先明顯。3.2美國民航基建：通航基礎(chǔ)設(shè)施完善，UAM架構(gòu)成熟美國重視民用通航基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面，美國的通用航空（GA）行業(yè)擁有豐富的機場