科技日報記者 金鳳 策劃 趙英淑 滕繼濮
7月7日，上午10時，當“潤興集118”貨輪行駛到距離南京“長江匯興隆洲水上綠色綜合服務(wù)區(qū)”約1公里時，一架速度為15米/秒的無人機向貨輪精準空投西瓜、烤鴨、冰鎮(zhèn)飲料等約26公斤的“外賣”。
“太方便了！”船員張一帆興奮地說，“以前補給生活物資，要么得?？吭阱^地，要么得上岸，費時費力?，F(xiàn)在不停航，在App上下個單，就能輕松收外賣?！?/p>
長江上空“郵路”通達，勾勒出低空經(jīng)濟發(fā)展新圖景。自2024年首次被寫入政府工作報告，低空經(jīng)濟現(xiàn)已在物流配送、文旅出行、應(yīng)急救援等領(lǐng)域催生出一系列新業(yè)態(tài)、新場景、新需求。據(jù)中國民航局預(yù)測，2025年我國低空經(jīng)濟市場規(guī)模將達1.5萬億元。
然而，低空經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的同時，技術(shù)瓶頸亟待突破。近日，多位專家接受科技日報記者采訪時表示，欲夯實產(chǎn)業(yè)根基，必須在低空裝備、低空信息基礎(chǔ)設(shè)施、低空安全等領(lǐng)域攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，構(gòu)建全鏈條技術(shù)體系。
動力電池的“不可達三角”
動力電池堪稱低空航空器的核心部件，是保證其長距離、安全、穩(wěn)定飛行的關(guān)鍵。
工業(yè)和信息化部等四部門印發(fā)的《通用航空裝備創(chuàng)新應(yīng)用實施方案（2024—2030年）》（以下簡稱《方案》）提出，將推動400瓦時/千克（Wh/kg）級航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，實現(xiàn)500Wh/kg級航空鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用驗證。
政策導(dǎo)向引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。寧德時代、欣旺達、億航智能等多家電池廠商和eVTOL整機廠商先后入局航空動力電池領(lǐng)域。
“目前，動力電池仍是制約低空航空器性能的瓶頸?！敝袊娇展I(yè)集團有限公司首席技術(shù)專家吳希明告訴記者，現(xiàn)今電池水平?jīng)Q定了電動低空航空器“重兩三噸、載四五人”的體量上限。
“電池的能量密度、功率密度和安全性很難平衡，存在一個‘不可達三角’。”南京航空航天大學(xué)博士生導(dǎo)師丁兵介紹，當前航空動力電池技術(shù)面臨三大挑戰(zhàn)。
首先，航空器垂直起飛所需動力大，要求電池的能量密度高于400Wh/kg。而能量密度越高，電極越不穩(wěn)定，與電解液之間的反應(yīng)就越劇烈，從而導(dǎo)致安全性降低。這是一個很難調(diào)和的矛盾。
其次，高能量密度和高功率密度兩者此消彼長，難以兼得。丁兵解釋，如強調(diào)長續(xù)航，電池的能量密度就要高，但這樣會犧牲功率密度；如需提升航空器的快速爬升與機動能力，就需要電池有著更高的功率密度，這又會犧牲能量密度。
第三，當能量密度和功率密度增加，電池需更高的安全保障，要在機身添加冷卻系統(tǒng)，但這又會增加航空器的重量，進而用更大的能量密度來彌補。
丁兵認為，破解這些難題，應(yīng)從電池材料、熱管理、航空器結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域多線并進，缺一不可。
《方案》提出，“無人化、電動化、智能化”將是未來新型通用航空裝備的技術(shù)特征。
“要錨定這個方向，加快研制更高性能的航空動力電池，更可靠、高效的航空電能管控系統(tǒng)等，同時要厘清低空經(jīng)濟主流的應(yīng)用場景，有針對性地設(shè)計航空器的構(gòu)型、大小、能量管控系統(tǒng)等?！眳窍Ｃ髡f。
除了加快研制更高性能的航天動力電池外，在各地有關(guān)航空器關(guān)鍵核心技術(shù)布局中，整機制造以及高功率密度航空電機、高效電控系統(tǒng)、主控芯片、傳感器、任務(wù)載荷設(shè)備等核心部件和關(guān)鍵配套技術(shù)，也都被按下攻關(guān)“快進鍵”。
通信的“多技術(shù)混跑”
6月17日，重慶夜空被一場華麗的無人機表演點亮。
時而出現(xiàn)層疊舒展的巨型山茶花，時而顯露鱗次櫛比的摩天樓群……重慶的山水之美、人文之韻、科技之光閃耀天際。
在這場表演中，深圳大漠大智控技術(shù)有限公司的11787架無人機，以“最多無人機組成的空中圖案”創(chuàng)下吉尼斯世界紀錄。
這場震撼表演背后，隱藏著巨大的技術(shù)門檻。
“實現(xiàn)低時延、高帶寬、大容量的無線通信，是極限挑戰(zhàn)之一。”該公司董事長劉漢斌告訴記者，上萬架無人機在空中編隊，網(wǎng)絡(luò)極易“堵車”。因此，需要擴展WiFi局域網(wǎng)的可用信道資源，以增加信道容量，但現(xiàn)有的WiFi技術(shù)一度難以滿足這一場景的通信需求。為確保表演順利進行，他們進行了多次測試。
在近日舉行的2025中國數(shù)字低空大會上，多位專家指出，目前我國低空通信網(wǎng)絡(luò)正處于“多技術(shù)混跑”階段，WiFi、衛(wèi)星、5G等方案各顯神通，卻也各有短板。
中興通訊通感產(chǎn)品總經(jīng)理趙志勇告訴記者，WiFi點對點的信號易受遮擋，通信距離有限；衛(wèi)星通信則成本高、帶寬小、時延大，信號在城市內(nèi)也可能被阻隔；而5G基站的天線是“低頭族”，信號主要覆蓋地面，無人機在低空只能“蹭”到微弱信號，導(dǎo)致通信卡頓、視頻回傳模糊。
那么，如何確保無人機通信“看得見、呼得著”，進而實現(xiàn)“管得住”？
“首選是5G-A?！敝袊娦偶瘓F首席科學(xué)家畢奇告訴記者，“從技術(shù)原理上說，5G與5G-A基本可滿足600米以下低空的通信需求。向低空大量覆蓋通信信號，得讓基站天線‘抬頭’?！?/p>
畢奇表示，這需要調(diào)整地面網(wǎng)絡(luò)部分基站的天線傾角及部分發(fā)射波束，或采用大張角天線陣列，兼顧低空和地面的通信需求。
“第二條技術(shù)路線是建設(shè)低空通信專網(wǎng)。比如在無人機遙測、警用等領(lǐng)域，可使用1.4G赫茲頻段專網(wǎng)。”畢奇認為，第三條路線是結(jié)合低軌衛(wèi)星部署天地一體化通信，以覆蓋目前基站無法覆蓋的區(qū)域。
中興通訊則有另一種選擇——通過基站的波束管理，用感知來輔助通信。所謂“感知”，就是對基站接收的回波信號進行檢測，從而獲取目標的距離、角度和速度等信息。
“我們正在研發(fā)波束自適應(yīng)調(diào)整設(shè)備，希望以此來平衡地面和空中通信的資源分配?！壁w志勇介紹，當設(shè)備感知到有無人機經(jīng)過，會根據(jù)其位置選擇合適波束發(fā)送信息，實現(xiàn)地面與空中資源的最優(yōu)分配。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標準先行。記者注意到，在工業(yè)和信息化部發(fā)布的《2025年工業(yè)和信息化標準工作要點》中，已提出加快構(gòu)建新型信息基礎(chǔ)設(shè)施標準體系，推進5G-A、低空信息基礎(chǔ)設(shè)施等標準的研究。
想實現(xiàn)低空空域的安全高效利用，“看得見、呼得著、管得住”是硬門檻，感知、導(dǎo)航、監(jiān)視必須齊頭并進。
“目前低空監(jiān)視的最大瓶頸，是還沒有單一技術(shù)能感知并高精度監(jiān)測所有空域的航空器?！被浉郯拇鬄硡^(qū)數(shù)字經(jīng)濟研究院低空經(jīng)濟分院院長李世鵬介紹。
怎么辦？“多模態(tài)融合感知技術(shù)是解決方案之一。”趙志勇認為，可通過5G-A通感一體基站進行連片組網(wǎng)、利用TDOA技術(shù)探測和定位低空航空器頻譜、用雷達在較高空域探測凈空場景等技術(shù)，并結(jié)合無人機主動播報的遠程識別信息，實現(xiàn)多模態(tài)融合感知。
人工智能技術(shù)也被寄予厚望。李世鵬告訴記者，他們正在通過仿真預(yù)測，預(yù)警飛行活動中可能遭遇的航道占用、氣象變化等情況，并嘗試訓(xùn)練AI模型，讓其根據(jù)不同環(huán)境、不同需求，提高航空器的感知、判斷能力。
安全技術(shù)風(fēng)險加大
復(fù)合翼飛行汽車、eVTOL、多旋翼無人機、共軸反槳無人機……抬頭望向我國的低空，各式飛行器“迎風(fēng)起舞”。
截至今年3月，我國注冊無人機數(shù)量達387萬架，日均低空飛行架次突破50萬。
低空飛行密度的加大，新的應(yīng)用場景的不斷涌現(xiàn)，讓飛行安全問題日益顯現(xiàn)。無人機“黑飛”“炸機”、無人機闖入看守所直播、無人機影響候鳥遷徙等亂象頻頻見諸報端。
“低空經(jīng)濟發(fā)展的核心關(guān)鍵詞是安全?！崩钍砾i直言，“我們要思考如何通過技術(shù)手段、標準規(guī)范和政策，統(tǒng)籌守護低空經(jīng)濟安全?！?/p>
“航空器約六成安全事故發(fā)生在起降階段。其中，電磁干擾是頭號危險，會導(dǎo)致導(dǎo)航、通信鏈路中斷，致使航空器失位甚至墜機。排除電磁干擾至關(guān)重要?！蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)副校長兼低空經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展研究院院長吳啟暉說。
近日，吳啟暉帶領(lǐng)團隊研制的無人機測向儀，在南京市民用無人駕駛航空試驗區(qū)投入使用。兩架無人機搭載該儀器同步起飛，可以根據(jù)電磁波強度、方位等信息鎖定干擾源，再由地面精準排障。
低空交通環(huán)境的復(fù)雜性，不僅在于功能各異的航空器，也在于飛行環(huán)境的千變?nèi)f化?？床灰姷臍庀?，如同暗礁，隨時可能威脅飛行安全。
鵬城實驗室副研究員陳軻表示，傳統(tǒng)氣象觀探測和預(yù)報空間覆蓋尺度較大，對于低空飛行活動常用的微小尺度空間的探測和預(yù)報精度還不夠。他認為，需要對低空氣象進行精細建模，為飛行器繪制一張“天氣地圖”。
中國電子科技集團第十五研究所空管專家伊佳有著20多年的工作經(jīng)驗，他向記者表示，明確低空飛行間隔標準刻不容緩。
“各地可以先開展空域普查，以10立方米作為一個空間單元，梳理空域?qū)傩?、管理要求、障礙物、氣象開放條件等低空空域管理和運行的相關(guān)要素信息，再將這些數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到每一個空間單元，并與低空飛行運行監(jiān)管系統(tǒng)進行融合?！币良颜f。
我國也在推動低空安全合規(guī)發(fā)展與低空經(jīng)濟“起飛”同頻共振。2024年1月1日，我國無人駕駛航空器領(lǐng)域的首部專門行政法規(guī)《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》施行；同年6月1日，我國首部針對民用無人機的強制性國家標準《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求》實施；今年7月18日，國家發(fā)展改革委召開推動低空經(jīng)濟安全健康發(fā)展專題會議，為低空經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展明確方向。
面對低空經(jīng)濟安全風(fēng)險的不斷演變，只有加大對航空技術(shù)、信息技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)投入，才能將低空安全風(fēng)險的不確定性轉(zhuǎn)化為低空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的確定性。
從無人機空投西瓜，到未來空中出租車“馳騁”低空，低空經(jīng)濟真正“飛入尋常百姓家”，還需以安全可控為目標，助力低空飛行器“看得見、呼得著、管得住”，這片萬億級藍海才能行穩(wěn)致遠，迎來可持續(xù)發(fā)展的廣闊晴空。
短評丨產(chǎn)業(yè)欲發(fā)展，標準需先行
金鳳
敬畏規(guī)則，才能長久翱翔于天際。
當無人機注冊數(shù)量與飛行時間“齊飛”，當?shù)涂战?jīng)濟的產(chǎn)業(yè)實景日漸清晰，當寧靜的低空因各色飛行器的到來變得逐漸喧囂，一系列更迫切的問題隨之而來。低空“公路”的“紅綠燈”該如何開啟？低空飛行的“交通規(guī)則”該如何制定？什么樣的“空中客車”才適合在低空通行？解答這些問題的關(guān)鍵，離不開“標準”二字。
業(yè)內(nèi)人士指出，目前低空經(jīng)濟在空域管理、飛行規(guī)則、飛行器適航標準，通信導(dǎo)航監(jiān)測以及安全管理等方面，尚缺乏統(tǒng)一明確的技術(shù)標準和管理細則。
產(chǎn)業(yè)欲發(fā)展，標準需先行。低空經(jīng)濟具有科技含量高、創(chuàng)新要素集中、使用主體多元、輻射范圍廣等特點。統(tǒng)一標準，不僅可以為操作人員提供明確的工作指引、規(guī)范飛行器性能標準，減少安全隱患，還能避免產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)各自為政、重復(fù)建設(shè)，以集中精力攻克關(guān)鍵共性技術(shù)。
木受繩則直，金就礪則利。打開天空之城的大門，不管是空中的“路”，還是路上的“車”，都亟待一場標準再造。比如，不同大小、構(gòu)型的低空航空器，需要制定新的適航認證標準；通信、導(dǎo)航、監(jiān)視設(shè)備的標準、技術(shù)和操作要求也需要明晰；低空數(shù)字空域、低空飛行服務(wù)系統(tǒng)、有人機與無人機融合飛行監(jiān)管等領(lǐng)域，也亟待盡快明確統(tǒng)一的技術(shù)標準，防止空中交通堵塞，甚至發(fā)生安全事故。
標準引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)才能有的放矢地發(fā)展。應(yīng)圍繞重點場景開展應(yīng)用技術(shù)標準驗證，在實踐中探索適合市場化推廣的標準，構(gòu)建貫穿低空裝備研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造、試驗驗證、運行支持等全生命周期的工業(yè)標準體系。
標準是低空經(jīng)濟發(fā)展的基石，更是產(chǎn)業(yè)騰飛的關(guān)鍵支撐。加快完善低空“新交規(guī)”，才能以標準引領(lǐng)創(chuàng)新、培育產(chǎn)業(yè)，讓低空經(jīng)濟“振翅高飛”。
