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低空经济 振翅高飞

2024-06-03 13:53:33作者:杨光来源:中国信息化周报

摘要早上起来,打个“空中小轿车”,与团队的几名同事,花90分钟,就能从北京飞到上海,开始工作。不远的将来这就能实现。2023年情人节,临时出差的张先生用丰翼无人机给女朋友送去“空中礼物”——钻戒和鲜花,不仅高效而且浪漫,仪式感拉满。目前,深圳同城用无人机寄送8 5公斤内的货物,体验价只需12元。 ...

低空经济走进千家万户

早上起来,打个“空中小轿车”,与团队的5-7名同事,花90分钟,就能从北京飞到上海,开始工作。不远的将来这就能实现。

这个“空中小轿车”就是联合飞机正着力研发打造的。它将和C919的4075公里标准航程保持一致,能够完成城市间的点对点运输,仅需三个停车位大小的空地就可以完成起降。

据了解,航空级无人机分为“空中自行车”“空中摩托车”“空中小轿车”三种。“空中小轿车”是航程在300公里以上(预计4000至5000公里之间),解决国内或者国际长距离交通运输问题的航空级无人机。2023年情人节,临时出差的张先生用丰翼无人机给女朋友送去“空中礼物”———钻戒和鲜花,不仅高效而且浪漫,仪式感拉满。听上去,这好像是富豪的“做派”,或者至少是中产阶级的“烧钱告白”。但了解之后,记者发现这已经成为普通人可以享受的服务。目前,深圳同城用无人机寄送8.5公斤内的货物,体验价只需12元,跨城则需要40元一单。

在拥堵的早高峰,你寸步难行时,“空中的士”可以提供送孩子上学的服务;当饥肠辘辘时,无人机配送的新鲜出炉的外卖“治愈”了你的胃;在救助受灾群众时,无人机无惧小雨、大雾或6级以下大风,配送急救物资;将临床用血从血液中心运送到医院,空中运输比车辆运输节省了20分钟;将一棵树苗从山脚运到山顶,人力运输来回大约需要几十分钟,空投只用了不到3分钟;将海鲜水产从原产地空投直达餐桌,运输时长较陆运节约75%……曾经幻想的一幕幕,正在逐渐走入寻常百姓的生活,这背后都绕不开一个热词——低空经济。

低空经济作为一种新质生产力,热度居高不下。发展低空经济要重视五要素,市场是根本,空域是关键,政策是保障,技术是支撑,安全是底线。我国2023年中央经济工作会议将低空经济列入战略性新兴产业,各地方政府相继响应,加速布局。全国已有27个省(区、市)在当地政府工作报告中提及低空经济发展。

低空经济产业链有多长?

近年来,我国低空经济呈现蓬勃发展的势头。赛迪研究院4月1日发布的《中国低空经济发展研究报告(2024)》显示,2023年我国低空经济规模达5059.5亿元,增速为33.8%。预计到2026年,我国低空经济规模有望突破万亿元。

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我国低空经济蓄势起飞

从2021年2月首次将“低空经济”写入国家规划,到2023年12月正式将低空经济定位为战略性新兴产业,国家层面鼓励并积极推动低空经济发展。今年政府工作报告提出,积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎。

截至3月底,我国与低空经济相关企业有6.9万余家,其中2024年1-3月新增相关企业1600余家;从地域分布来看,广东、山东、陕西和安徽(并列),四地低空经济相关企业数量位居前列。

“我国低空经济正处于变革机遇期和战略发展期。越早进行低空经济发展前瞻布局,越能在低空经济的蓝海中破浪前行,占据鳌头。”中国工程院院士、北京航空航天大学教授向锦武说。

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联合飞机TD550 在进行消防灭火

工业和信息化部联合科技部、财政部、中国民航局印发了《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030年)》,加快实现以无人化、电动化、智能化为技术特征的新型通用航空装备商业应用,推动“低空+物流配送”“低空+城市空中交通”“低空+应急救援”等规模化发展。

低空经济是指在垂直高度1000米以下、根据实际需要延伸至不超过3000米的低空空域范围内,以垂直起降型飞机和无人驾驶航空器为载体,进行载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动,并带动相关领域融合发展的综合经济形态。这种经济形态具有产业链条长、辐射面广、成长性强和带动性强等特点。包括基建端、飞行器制造端和应用端等多个方面。

中游是低空经济核心

中国民航局副局长韩钧表示,低空经济作为战略性新兴产业,产业链条长,涵盖了航空器研发制造、低空飞行基础设施建设运营、飞行服务保障等各产业;应用场景丰富,既包括传统通用航空业态,又融合了以无人机为支撑的低空生产服务方式。在工业、农业、服务业等领域都有广泛应用,对构建现代产业体系具有重要作用,发展空间极为广阔。通用航空是低空经济的主体产业,无人机是低空经济的主导产业,飞行汽车是低空经济的未来增长点。

低空经济上游包括研发系统、原材料及零部件。研发系统(CAX、EDA、PLM等各种工业软件)企业有西门子、达索、中望软件、安达维尔等;关键零部件(芯片、电池、电机等)企业包括德赛电池、欣旺达、零度智控等;关键原材料(钢材、铝合金、高分子材料等)企业有航材股份、航玻新材等。这些元素是低空经济产品制造的基础,决定了产品性能和成本,支撑产业链健康发展。

中游是低空经济核心部分,主要包括装备制造和配套服务两大部分。装备制造又分为无人机、航空器制造(eVTOL)、航空器零部件制造、飞行汽车四部分。无人机制造商有大疆、丰翼科技、联合飞机、纵横股份、亿航智能等;航空器制造企业包括北大荒、中信海直、中航工业、中直股份等;航空部件制造企业主要有航发动力、中航机电等;飞行汽车企业有吉利汽车、小鹏汇天、亿航智能、广汽集团等。产业链下游企业数量众多,包括各大航空公司、物流公司、测绘公司、建筑承包商以及消防应急部门等。

北京航空航天大学教授、深圳北航新兴产业技术研究院院长刘荣科表示,发展低空经济,需要解决技术和应用方面面临的挑战。技术方面,应着力解决三个问题。第一,在低空飞行制造方面,要突破eVTOL等新型航空器设计、高能量密度航空动力电池技术、高功重比航空电推进技术、高可靠性智能控制技术,适航安全性设计、高效率气动布局设计等。第二,在低空飞行服务方面,需要提升空地信息一体化信息基础服务能力,突破通信、导航、监视、气象、情报等方面的关键技术。第三,在低空空域管理方面,数字化空域管理是目前亟须突破的挑战,也是支撑无人机实现有效、便捷监控和飞行任务管理的基础。在应用方面,要着力推动行业级/国家级标准体系建设,进一步促进应用场景深化与拓展。

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北京航空航天大学教授、深圳北航新兴产业技术研究院院长刘荣科

高效使用低空空域

低空经济应用不断深入,天空将越来越“繁忙”。空域是低空经济发展的重要要素,怎样促进低空空域的高效使用?

“在空域管理方面,我们将经历四个阶段。”联合飞机副总裁兼集团市场总监孙立业说,“第一是兴起阶段,典型特点是无人机的航路要设置在隔离区域,也就是无人机需要在隔离区域中飞行。第二是初级阶段,也就是当前阶段——无人机在固定航线飞行,特别是深圳已走在发展的前沿,还有安徽、四川等地也处于领先地位。第三是高级阶段,预计2025至2026年,能建立柔性航线网络,从一点飞到另一点不需要固定的航线,可能计算机10秒钟就能生成一条航线,足以保证安全飞行。最后是成熟阶段,预计到2030年,技术上可以实现有人机和无人机在高密度航线以及一些动态航线中协同发展,预计2035年,在路线图上会完成,企业将会在政策出台之前落实完成。”

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联合飞机副总裁兼集团市场总监孙立业

随着航空级无人机的发展,对空域的管理要求也会提高。联合飞机提出智能空域管理概念,并自研、开发智能空域管控系统,建立健全中大型载人载货无人机指控中心,规范无人机的运营。“传统的空域管理是把空域交给飞机使用,一旦通过审批,空域就属于飞机,如果管理不善,就很容易出现一些恶性事件。智能空域管理的特点就是反过来,把飞机交给空域管理,它可以随时生成一条无需人为操作的航线,飞机无法跨越航线随意飞行。在审批上,即使在空中改变航线,也可以在10秒钟内实现。”孙立业说。

无人机是“新低空经济”的主力军

孙立业表示,“低空要发展,除了低空空域管理外,无人机应用是一个主要的抓手,有更多发展机遇。”无人驾驶飞机(简称“无人机”)是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,也被称为“空中机器人”。

我国无人机产业链完备

无人机凭借着其空中的作业能力,在电力巡检、灾害救援等行业得到广泛应用;不仅如此,无人机作为大数据的采集器,因其优秀的数据采集能力,可以作为互联网的连接端口,渗透生活的各个领域。2023年10月13日,中国民航局向亿航智能颁发了全球首张载人无人航空器型号适航证,推动了无人驾驶eVTOL航空器适航审定规则、标准和规范的建立,意义重大。2024年1月1日起,《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》正式施行,标志着我国无人机产业进入“有法可依”的规范化发展新阶段。

韩钧表示,截至2023年底,我国通航企业达到689家,在册通用航空器3173架,通用机场451个,全年作业飞行135.7万小时,近三年年均增速超过12%;无人机设计制造单位大概有2000家,运营企业接近2万家,国内注册无人机126.7万架,同比2022年增长了32.2%,飞行2311万小时,同比增长11.8%。农林植保、电力巡检这些传统通航作业保持稳步增长,空中游览、航空运动、医疗救护等新业态加速发展。无人机在个人消费、地理测绘、影视航拍等领域应用基础上,应急救援、通信中继、气象探测等应用场景不断被开发,无人机物流已经实现了规模化应用。

“传统的低空经济是以通航为主要抓手,新的低空经济则是以无人机作为主要抓手。”孙立业说。我国无人机产业链完备,能力齐全,资源丰富,无人机种类齐全;从上游到下游,从研发设计、生产制造到飞行验证,生态完善。孙立业建议,要发挥我国无人机产业优势,聚焦“造”飞机、“搞”基建、“抓”应用三方面,发展以有人机和无人机融合发展的“新低空经济”。

优先“造”哪种无人机?

无人机可分为消费级无人机、工业级无人机和航空级无人机。应该优先“造”哪种飞机?孙立业表示:“保持消费级无人机竞争优势,扶持工业级无人机发展,鼓励航空级无人机研发。”

我国消费级无人机经过数十年的发展,2023年已达到千亿级市场规模,约占全球市场份额的70%,应继续保持竞争优势。工业级无人机正处在爆发期,未来市场规模预计是消费级市场的100倍,需出台相关扶持政策,发挥行业优势力量,促进头部企业持续做大做强。此外,航空级无人机尚处在研发期,预计未来10年迎来爆发,市场规模将会是消费级无人机的1000倍,进入资本大规模进入、科研大规模活动、市场大规模应用的阶段。建议加大航空级无人机资金投入和前沿技术布局,创造良好的研发环境、引进头部企业并支持发展,建设上下游产业集群。孙立业表示,联合飞机是少数具备全产业链能力的民营企业之一。目前,芯片、先进处理器等关键技术研发与发达国家相比还存在较大差距,在关键技术突破上,仍需继续以科技创新为引领,着力打造新质生产力。“此外,我们将更多地思考如何让大模型与无人机结合,向智能化方向发展”。

无人机应用的“堵点”

当前,还存在大量阻碍物流无人机应用的因素。“流程、资源、数据、标准是影响物流无人机高飞的‘四大金刚’。”

丰翼科技无人机品牌总监邹鹏总结道。第一,飞行计划申请程序繁琐,审批环节较多,至少需要通过2~3个审批层级,通常涉及多个部门,效率不高。第二,低空空域资源供给不足,利用率不高。可供实施通航飞行活动的空域较少,可以说是凤毛麟角,更没有成网连片,难以适应通航多点飞行、便捷高效的需要;范围小、分布散、可用性较低。第三,当前低空运行尚未建立标准统一的数字化空域系统,多元化用户、多任务场景交织作用下的协同运行理论、技术与机制还不完善甚至是空白。第四,低空数据互联互通还存在诸多不足。“希望相关部门能简化飞行计划申请流程、提高空域资源利用率、推动低空数据互联互通、完善无人机法律法规标准体系,组织相关企业、科研机构和高校,共同编制起降场建设标准和电池上楼标准,为行业规范发展奠定基础”。

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联合飞机在研航空级无人机 UR6000

孙立业提到,应保障低空应用场景落地,健全基础设施,建议政府“统采统用”,把各部门需求纳入统一的管控平台,发挥政府采购效能,拓展各类低空应用场景,提升低空飞行规模效应。“支持和发挥大载重、长航时无人机在应急救援、维稳处突、森林消防、警务航空、医疗救护、低空旅游、农林植保、电力运维等方面的作用。组织省内产业链单位制定装备标准,推出装备名录,打造应用标杆”。

此外,对于无人机这种新鲜事物,从诞生到应用,需要一个逐渐被接纳的过程。孙立业表示:“有些地方政府、企业对新技术和新装备有顾虑,我们要用硬核实力与典型应用树立标杆。作为一家民营企业,在当下的市场环境和全球化竞争中,时常处于弱势,期望各界携手,营造更加公平公正的营商环境。”

物流无人机:围绕“急”“难”“险”“贵” 探索新应用场景

随着电商的兴起和消费者对配送速度的要求越来越高,传统的地面物流逐渐力不从心。物流无人机可以通过无人驾驶、自动化控制等技术,将货物快速、安全、准确地送达目的地,具有速度快、效率高、成本低等优势,应用前景光明。

加速布局“天空之城”

目前,低空物流领域仍是一片蓝海。大疆、丰翼科技、美团等无人机配送企业,以科技创新提升物流效率和质量。

截至2024年3月31日,顺丰集团旗下的丰翼科技累计在全国开通321条航线,飞行近90万架次,运输货物近370万件,运输重量超1700吨,飞行总里程420余万公里。

深圳市首条黄金珠宝低空运输航线首飞现场

作为我国无人机产业集聚度最高的地区,深圳高效推进空中场景应用创新,抢跑低空经济新赛道,加速布局“天空之城”。丰翼无人机目前在深圳拥有241条航线,投入无人机138架,平均每天运营近千架次,运送快递约1.5万票,主要为顺丰航空件提频提速。

物流无人机面临的挑战

物流无人机与其他无人机相比,具有两大特点。“它既要适应高频次飞行,还要将货物安全运输到目的地。这对在城市中心飞行的物流无人机是极大的挑战。”邹鹏表示。

为解决上述问题,2023年,丰翼科技推出行业首个全自主高密度起降系统,融合通信、高精度定位、飞行控制和空中调度管控技术,实现起降场全自主高密度起降作业。通过自动化、智能化及无人化的低空无人机物流运控系统,管控无人机物流全流程,确保无人机的飞行安全和管控效率。同年,丰翼科技推出视觉感知定位2.0系统,集成视觉辅助降落、视觉定位、地形匹配等能力,使整机飞行感知定位能力更出色,自主安全能力进一步得到提升。

此外,丰翼科技还率先推出“无人机—丰巢柜”自主配送解决方案,直接面向C端用户,首次实现无人机全自主丰巢柜交付。邹鹏表示,丰翼科技一直着力研发更大载重、更远航程和更高安全性、更智能的物流无人机。围绕“急”“难”“险”“贵”不断探索新应用场景。当前已实现高原、山地、城市、海岛等全地形覆盖,在快递配送、同城急送、应急救援、医疗运输、生鲜冷链等全场景下,实现常态化、大规模运行。

构建三级低空经济网络

今年3月底,丰翼科技推出两款无人机物流产品:同城即时送2小时达、跨城急送4小时达。其中同城即时送支持深圳宝安区、光明区、龙华区范围内互寄,跨城急送已开通“深圳—珠海”“海口—湛江”“深圳—中山”“深圳—东莞”跨城航线。未来,丰翼科技将持续建设以深圳为中心,覆盖粤港澳大湾区主要城市的低空无人机物流网络。

据邹鹏介绍,丰翼科技将建设基于无人机的城市“区域级物流枢纽+社区级网格点+终端”三级低空经济网络,通过在城市核心区域建设2~3个无人机枢纽,进行商品和货物集散,满足无人机等自动化设备调控、接驳的需求,实现1小时覆盖区域,“+3小时”覆盖全市的低空网络。基于该网络搭建城市综合保供中心,进而提供冷链生鲜、中央厨房、医药检测等民生服务。

工业无人机:能力突破 技术进阶

工业无人机领域的产品丰富多样,已经出现了针对航拍、管道及电力巡检、物资配送等专用产品。除了相关产品之外,工业无人机服务范围也越发广泛,逐渐覆盖保险、社交、数据采集等领域。

随着工业无人机产品和服务类型的的丰富,工业无人机的市场范围也不断扩展,犹如“互联网+”,不断以“+”的形式渗透到不同领域,呈现出旺盛的生命力。《报告》显示,2023年,工业级无人机在应急保障、能源巡检、农林植保等应用场景中的应用深度和广度不断提升,产业规模达766.8亿元,占比65.3%。

突破工业无人机的技术瓶颈

工业无人机的技术瓶颈主要体现在续航时长、载荷重量、可靠性以及作业半径上,尤其是续航时长和载荷重量面临着较大挑战。现有的无人机性能并不能完全在上述几个方面满足行业应用的需要。联合飞机在载荷重量和可靠性方面进行了技术创新,其研发的飞行控制系统和电控共轴技术解决了“卡脖子”难题。机身重量是影响无人机载荷重量的重要因素。联合飞机自主研发的电控共轴旋翼技术可以使零部件减少50%,重量减轻40%。据了解,电控共轴旋翼技术采用上下旋翼独立分控方式,实现独立总距及周期变距的精准操纵,解决了传统共轴旋翼传动结构和操纵系统复杂、操纵效率低、零件数量多、重量大、维护性差的问题。据孙立业介绍,上旋翼采用旋翼轴内操纵,可以大幅提高可靠性,降低废阻功率。其中,旋翼驱动系统、旋翼驱动方法及装置专利技术在中国及美、俄、日等国均已获得发明专利授权。

提高机载系统安全性

面向工业及军用领域的中大型无人机是未来无人机发展的重要方向,而一套安全、易用、低成本的机载系统是助推无人机在该方向快速发展的动力。

如何开展安全性分析、设计及评估,保证多余度系统有效工作是保证安全的核心。联合飞机具备的关键技术可以解决上述问题。孙立业解释道:“直升机建模一直是学术界和工业界的难题,我们致力于直升机的精准建模。通过Flightlab进行机理建模,通过CIFFER进行模型辨识,通过试飞数据不断修正模型,联合飞机已经建立了一套完整的建模体系,具备极强的工程实践性。”此外,联合飞机还提供极“智”设备,具有全面的旋翼系统设计、制造和试验能力,可以提供绝对安全、易用和经济的无人飞行服务。

专家语

要推动教育—科技—人才一体化发展。教育为低空经济提供了高质量人才,科技提供了技术支撑,而人才则是核心竞争力,要充分发挥以北京航空航天大学、西北工业大学、南京航空航天大学等为代表的航空院校的作用,培养创新能力强、综合素质高的人才;要开展基础设施网、空中航路网、通信导航网、低空服务网四网融合低空数字经济技术攻关;要开展数据资产的共享和安全、低空数据资产化管理研究,建立低空经济数字化监管和服务平台;尽快在深圳先行示范区打造国家级低空经济关键技术创新平台,突破制约低空经济发展的技术瓶颈,提供试验示范场景,推动产业应用和发展。

 

——北京航空航天大学教授、深圳北航新兴产业技术研究院院长刘荣科


(本文不涉密)
责任编辑:杨光

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