如何突破低空經(jīng)濟發(fā)展的技術瓶頸

作者：郭萬林、孫建紅（分別系中國科學院院士、南京航空航天大學教授；南京航空航天大學教授）

打“飛的”，搭乘大灣區(qū)低空特快專線，到珠海看航展的首批四名乘客，11月11日從深圳起飛抵達珠海。與兩個多小時的高速公路相比，直升機只需30分鐘左右便可直達。今年的珠海航展還首次專辟“無人陣地”，在國之重器扎堆的航展現(xiàn)場，這些看似不起眼的低空“小塊頭”頻頻搶鏡，成為一道獨特的風景。

低空經(jīng)濟是以各種低空飛行器（含有人駕駛和無人駕駛航空器）為平臺，以各類低空飛行與交通運輸活動為牽引，輻射帶動相關領域融合發(fā)展的綜合性經(jīng)濟形態(tài)。作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)，低空經(jīng)濟產業(yè)鏈條長，涵蓋航空器研發(fā)與制造、低空飛行基礎設施建設與運營、飛行服務與保障等產業(yè)，對構建現(xiàn)代產業(yè)體系具有重要作用。

隨著對低空經(jīng)濟的日益重視，持續(xù)的技術創(chuàng)新成為推動產業(yè)進步的關鍵。但目前來看，不同技術體系之間的兼容性、協(xié)同性等問題日漸顯現(xiàn)，可能導致技術整合難度加大，從而影響系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。

一方面，低空經(jīng)濟產業(yè)的技術門檻、研發(fā)投入都比較高，盡管具有廣闊的發(fā)展前景，但仍存在高風險和不確定性。各地在相關基礎設施建設過程中缺乏統(tǒng)一的總體規(guī)劃，導致建設方向不明確、投入風險增加。同時，各地建立的系統(tǒng)之間兼容性和互通性差，難以形成有效的互聯(lián)互通和資源共享。

另一方面，由于低空飛行器的使用場景多樣，多種構型的低空飛行器應運而生，但各類型飛行器零部件無法相互替換，需要專門為各類飛行器的零部件建立不同的生產線。與此同時，隨著低空飛行器裝備建設多樣化需求的增加，多品種并行、交叉重復現(xiàn)象時有發(fā)生，給技術狀態(tài)控制、生產均衡性和質量過程控制帶來眾多問題。

此外，低空新型飛行器對適航審定能力也提出了巨大挑戰(zhàn)。智能化、飛控—動力一體化設計技術、無人駕駛技術等全新技術的出現(xiàn)，需要系統(tǒng)開展相應的適航審定技術研究，積累經(jīng)驗，完善適航標準和審定技術。現(xiàn)有適航審定理念、審定隊伍能力和效率，已無法滿足無人機和傳統(tǒng)通航制造商需求及旺盛的低空經(jīng)濟發(fā)展勢頭。

筆者認為，低空經(jīng)濟發(fā)展過程中面臨的技術瓶頸，或可通過低空經(jīng)濟各要素的標準化、模塊化和體系化策略得到突破。標準化為整個行業(yè)設定了統(tǒng)一的技術規(guī)范和標準，能夠降低研發(fā)與生產成本，增強產品的互操作性和市場競爭力。模塊化能促進技術的靈活應用與快速迭代，使相關企業(yè)更高效地分配資源，集中攻克關鍵技術難題，便于后續(xù)維護和升級。體系化可推動產業(yè)鏈上下游的緊密合作與協(xié)同創(chuàng)新，形成良性的技術生態(tài)系統(tǒng)。具體來說：

一是標準化建設。現(xiàn)有的航空適航標準大多針對傳統(tǒng)固定翼飛機和直升機，以eVTOL為代表的新型低空航空器，具有獨特的設計和性能特點，需要制定新的適航認證標準。如民航局擁有對滑翔、旋翼、氣球、無人機、小飛機、直升機等實用類、特技類以及通勤類航空器的適航要求和標準，但這些主要還是從公共安全以及適航管理出發(fā)，而現(xiàn)有標準化主要來源于不同的工業(yè)體系，缺乏面向低空經(jīng)濟運行考量的標準化體系。

在適航認證標準方面，應設立低空和城市空域內飛行的專門安全標準；統(tǒng)一飛行器安全評估、失效模式分析等技術標準；規(guī)定低空飛行器的電池熱管理系統(tǒng)、安全保護和電力系統(tǒng)冗余要求。電池與電力推進系統(tǒng)是低空航空器的重要組成部分，應制定關于高能電池的安全標準，特別是在高功率充放電時的管理，還應推動電池回收體系的標準，保障可持續(xù)發(fā)展；確定統(tǒng)一的電池組規(guī)格，以簡化供應鏈并降低成本。

在通信導航監(jiān)視設備標準方面，應設立保障航空器在飛行過程中能夠進行有效通信、精確導航和可靠監(jiān)視的技術標準，如規(guī)定通信設備標準、導航設備標準、監(jiān)視設備標準、技術和操作要求等。

通航機場和起降平臺標準方面，除通用航空機場設施和設備設計、建設、管理及運營制定的技術標準外，還應規(guī)范低空飛行器起降平臺尺寸、安全性、流量控制和通信標準，充電樁和充電接口的標準化，起降平臺的建設位置、空間規(guī)劃及與現(xiàn)有交通樞紐的集成標準等。此外，維修維護也應實現(xiàn)標準化——如果異類異構低空經(jīng)濟產品和裝備在功能、性能、質量等方面差異較大，會使運維成本升高，不利于低空經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。

安全與風險管理標準方面，不同于適航標準，應建立確保低空經(jīng)濟飛行活動公共安全的標準，以預防和應對可能的安全威脅和風險，包括風險識別與評估、風險控制與管理、安全管理體系、事故報告與調查、監(jiān)控與審核等方面。同時，應系統(tǒng)制定針對各類飛行器可能面對的非合作目標、非合作對抗的主動、被動安全防范標準。

二是模塊化建設。模塊化設計有助于降低制造成本、加速技術迭代，并提高維護的規(guī)范性和升級的靈活性，構建低空飛行器裝備的模塊技術體系。

在部件開發(fā)上，可以設計不同功率和類型的模塊化電動機，以適應不同型號和用途的飛行器；允許低空飛行器根據(jù)任務需求靈活更換電池包，采用標準化的電池盒設計；開發(fā)可更換或升級的飛行器模塊，包括機翼、尾翼、螺旋槳等。

在應用系統(tǒng)上，針對電力巡檢、農業(yè)植保、公安巡查、醫(yī)療救助、應急救援等不同領域，提升系統(tǒng)的互換性，做到功能模塊化拓展。

今年上半年，民航局登記無人機已經(jīng)達到185.7萬架，大部分為25公斤以下級的非適航要求飛行器。如果能優(yōu)先在氣動、結構、動力裝置、機電設備與任務平臺等方面形成適航/非適航要求的模塊化標準件，就能進一步降低產業(yè)技術門檻，更好更快拓展產業(yè)應用場景。

三是體系化建設。體系化建設可圍繞從技術研發(fā)到市場運營、從交通管理到基礎設施等多個維度，構建完整的生態(tài)系統(tǒng)。

其中，要做到空中交通管理系統(tǒng)（ATM）與無人機交通管理系統(tǒng)（UTM）的整合。制定低空交通管理的規(guī)則和規(guī)范，確保低空飛行器能與無人機和傳統(tǒng)航空器共存以及融合飛行。在此基礎上，推動自動化和數(shù)字化的空中交通管理系統(tǒng)，利用人工智能和大數(shù)據(jù)技術提升交通流量預測和調度。未來，當?shù)涂诊w行器密集時，為避免不必要的飛行沖突，需建立動態(tài)飛行路徑規(guī)劃系統(tǒng)。

運營生態(tài)體系建設也是重要方面。運營商應與政府合作，確保起降平臺、充電設施的合理布局，并與現(xiàn)有的公共交通網(wǎng)絡相整合。推動低空飛行器租賃和共享服務的發(fā)展，為城市居民提供更為便捷的出行方式。此外，一體化的維修和保養(yǎng)服務體系，必不可少，以確保飛行器能安全、及時地進行維護和檢修。

同樣，統(tǒng)一國際低空飛行器適航標準勢在必行。可以通過共享安全、認證、交通管理等方面的經(jīng)驗，推動技術互認和市場互通；同時，加強與各國航空監(jiān)管機構合作，簡化低空飛行器的跨境認證流程。

《光明日報》（2024年11月21日 16版）