一、飞行汽车面临的挑战:
1.城市空地混合空间建筑林立,地貌复杂条件下,会有垂直起降的困难。
2.城市边界层气象环境复杂,对飞行汽车运行有较大的扰动,会有稳定控制的困难。
3.在城市中运行,对清洁能源以及静音的需求急迫,因此有绿色高效、低噪、驱动的困难。
4.综合交通态势瞬息万变,将带来智能管控的困难。
5.空中、地面多种载具数量多,即将来在城市中空中,也因为地面上各种载具数量很多,高密度运行会造成调度困难。
6.城市中电磁频谱交错,高层建筑遮蔽通讯、定位受阻,因此定位导航也非常困难。
二、技术发展与趋势
A.第一项关键技术群:
1. 飞行汽车构型技术。主要是通过对接结构实现功能舱体与陆地模块和飞行模块的结合,从而实现陆空模式的快速切换。
2. 轻量化设计。不断涌现的各种高强度纤维复合材料,为兼顾飞行和地面机动的飞行汽车总体设计和轻量化结构需求提供了有效的技术路径,通过材料、结构、功能一体化设计,综合材料特性、功能性能要求、制造成本等来实现结构优、质量轻、成本低的目标。
B.第二项关键技术群:
3. 高效、高密度动力驱动技术。主要包括纯电/混合动力系统技术,实现飞行汽车能源的清洁化、低碳化,实现飞行汽车在多域运行模式下实现长航值、大里程行驶。
4. 高功率密度盘式电机技术。通过轻量化设计、电磁设计技术与热管理技术,来降低电机的结构总量和提升功率的输出水平,从而有效提升飞行汽车的载荷能力。
C.第三项关键技术群:
5.飞行综合控制。主要是提升整机抗扰动增稳能力,保证飞行汽车在城市干扰环境下的飞行安全。
D.第四项关键技术群——智能驾驶技术。
6.智能座舱与操控技术。智能座舱需要合理设计智能终端操作系统、软硬件架构,来实现多功能的终端一键式服务。利用多种智能传感器探测座舱环境和人员状态,即以图像、声音等多种人机交互模式,来实现安全驾驶监控和多模式的交互,通过虚拟增强现实技术,同步显示数据,更直观展现周围环境和状态的信息,来提升操控安全性。
7.研究线控智能底盘控制技术。一是线控系统执行控制,解决线控系统高效精确做工的问题。二是动力学域控制,考虑多个系统协同工作,在功能层面满足整车行驶的需要。三是集成控制,就是协调车上所有的可控制系统,实现整车的安全稳定运行。
E.第五项关键技术群——智慧管控技术。
8. 运行状态监测。运行状态监控,通过远程监控中心获取车辆的位置和状态、交通流状态等大数据信息,通过5G无线通信技术实现高速信息传递,通过云控平台进行高效信息处理,从而获取交通系统的实时状态。
9. 陆空协同调度。通过指挥调度中心进行车路云实时协同,综合车辆终端、道路终端和智慧云端之间的交互信息来开展复杂场景和动态交通环境中的陆空调动技术研究,来实现陆空机动模块的优化配置,智能调配与快速切换。
10. 出行共享服务。是以用户为中心进行交通工具的全局态势监控与资源调配,分体式飞行汽车的陆空协同调度、高精度移动端实时定位、大数据高吞吐量的交通协同,来实现对分体式飞行汽车的出行共享化和管控智慧化,建立端、云、用户共享经济运营模式,保证信息安全、优化交通资源,来提升用户出行体验。
三.总结:
可分为材料轻量化;电池驱动;稳定控制;智能座舱、智能底盘;智慧管控五大技术。
四.a股炒作路径的映射
轻量化:当前采用铝镁合金,碳纤维,但当前碳纤维成本较高,降本后增量很大。
威奥股份、双一科技、光启技术、万丰奥威等
电池:之前炒作过的新能源电池,有维科技术、洪涛股份等
智能底盘:万安科技
智慧管控:深城交、中值股份
五、技术之——碳纤维轻量化研究
碳纤维产业链包含了从原料提炼到最终成型的全过程。
上游企业从石油、煤炭、天然气等化石燃料中提炼出丙烯,经过氨氧化反应得到丙烯腈,丙烯腈通过聚合和纺丝工艺加工成聚丙烯腈(PAN)原丝,这是碳纤维制备的关键前驱体。产业链中下游的厂商接过PAN原丝,进行预氧化处理,使其转化为耐热梯形结构。经过低温碳化和高温碳化,PAN原丝逐渐转化为具有乱层石墨结构的碳纤维。
中游环节中,制备高质量的PAN原丝是获得高性能碳纤维的前提条件。碳纤维的制备过程中,氧化炉和碳化炉是核心设备。氧化炉用于将PAN原丝转化为耐热梯形结构,而碳化炉则负责在高温下将原丝中的非碳元素逐渐排除,最终得到含碳量超过99%的高性能碳纤维。
碳纤维的生产工艺流程复杂具有高壁垒,长期被海外厂商主导。
从产能分布来看,日本企业在全球小束丝碳纤维市场上占据着绝对的优势地位,主要包括东丽旗下的卓尔泰克、日本三菱等。
大丝束产能集中度更高主要分布在欧美地区,主要由美国的Hexcel和德国的SGL两家公司所控制,形成了双寡头垄断的局面。
国内布局大丝束方面,吉林化纤等领军企业正加速扩产,推动国内大丝束供应量的持续增长;上海石化已成功建设了国内首套万吨级大丝束碳纤维国产线,并实现了首套装置的交付;宝武碳业、兰州蓝星、新创碳谷等企业也在积极开展相关布局。
我国的小丝束碳纤维产业中复神鹰、光威复材和恒神股份的碳纤维产品覆盖了从T300级到T1000级以及M40级别的全系列产品。光威复材是碳纤维全产业中的领军企业;中复神鹰是与日本东丽对标的民用高性能碳纤维领导者。此外,吉林系和宝旌系公司的碳纤维PAN原丝设计产能领先,吉林碳谷稳居国内原丝龙头。
结合eVTOL相关应用来看,吉林化纤是小鹏汇天合作方中国恒瑞的碳纤维材料供应商;光威复材已应用于无人机结构件,可用于eVTOL相关场景,包括为中航工业旗下单位研制无人直升机的碳纤维复合材料整体结构等;中复神鹰SYT55G(T800)碳纤维通过中国商飞PCD 预批准并取得材料规范;中航高科复合材料原材料产品能够满足低空飞行器设计要求,多个飞行汽车整机制造商已选用公司碳纤维复合材料原材料产品;中简科技ZT7系列碳纤维产品已经率先稳定批量在航空、航天领域。
六、新材料王者——光启技术
国内唯一一家将超材料技术形成产品并大规模应用于尖端装备领域的公司,拥有全球首条超材料生产线;看了下董秘的互动,这家公司不得了啊
参考资料:
1.https://auto.gasgoo.com/news/202212/19I70325561C601.shtml
2.https://www.iimedia.cn/c400/91901.html
3.https://xueqiu.com/9799768520/284458032
4.https://mp.weixin.qq.com/s/EtfMmYByN5AwCa4MImcwLw
5.同花顺