eVTOL产业发展的5个核心问题
一、 “漫长”取证路
观点:在我们讨论低空经济这个话题时,可以有很多角度。但对于 eVTOL企业来讲,首要的问题可能是如何设计生产出好的产品并成功推向市场,在这中间有一个非常关键的环节,就是适航取证。从某种程度上说,在需求没问题的前提下,适航取证的进展是决定企业能否顺利发展的核心因素。因此,针对民用航空器如何取得适航认证,我们进行了如下分析研究:型号合格证、适航证、生产许可证为民用航空器适航所需的“三大通行证”。
根据《中华人民共和国民用航空法》和《中华人民共和国适航管理条例》规定, 民用航空器的适航管理由中国民航局负责,需要对航空器的设计、生产、使用和维修,实施以确保飞行安全为目的的技术鉴定和监督。民用航空器适航需要取得3项合格证,分别是:1)型号合格证(TC):任何单位或者个人设计民用航空器,应当持航空工业部对该设计项目的审核批准文件,向民航局申请型号合格证。
2)适航证(AC):按照规定生产的民用航空器,须经民航局逐一审查合格后,颁发单机适航证。
3)生产许可证(PC):任何单位或者个人生产民用航空器,应当具有必要的生产能力,并应当在获得型号合格证后,经航空工业部同意后,向民航局申请生产许可证。
1.1、型号合格证 TC:检查航空器设计是否满足适航标准,是取得其余2证的前提
型号合格证核心目的是检查航空器设计是否满足适航标准。型号合格证是中国民用航空局(CAAC)根据《民用航空产品和零部件合格审定规定》颁发的、用以证明民用航空产品符合相应适航规章和环境保护要求的证件。型号合格证主要包括以下内容:型号设计、使用限制、数据单、有关适航要求和环境保护要求,以及对民用航空产品规定的其他条件或限制。
民用航空器只有通过型号合格审定,才能投入生产和使用。型号合格审定流程从申请到颁证,一般要经历五个阶段。型号合格审定是中国民用航空局(CAAC)对民用航空产品(指民用航空器、航空发动机或者螺旋桨)进行设计批准的过程(包括颁发型号合格证及对型号设计更改的批准)。型号合格证审定程序一般包含:项目受理和启动——要求确定——符合性计划制定、符合性确认——颁证等5个环节。对于小的项目,以上阶段可能被压缩或合并。
不同 类别的民用航空器型号审定流程略有不同:1)正常类、实用类、特技类、通勤类 和运输类飞机、正常类和运输类旋翼航空器、航空发动机及螺旋桨型号合格证的申请,应向中国民航局提交。2)其他民用航空产品,如载人自由气球、特殊类别航空器、初级类航空器、限用类航空器和轻型运动类航空器型号合格证的申请, 应向申请人所在地区管理局提交。型号合格审定需对产品安全性、适航性、可靠性、抗干扰性等进行多轮测试。
以亿航智能公司为例,公司于2020年12月28日向中国民航局适航司提交了EH216-S型无人驾驶航空器型号合格证申请书,并于2021年1月获得受理,2023年10月13日,EH216-S获得中国民航局颁发的全球首个型号合格证,表明其型号设计充分符合安全标准与适航要求,具备载人商业运营的资格。EH216-S型号合格取证整体历时近3年,期间在中国多地的专业航空实验室和试验场地进行了大量实验室试验、地面试验和飞行试验,进行了超过500个科目的摸底试验、4 万余架次的调整试飞、以及65大项、450多个科目的正式符合性验证试验。对产品的安全性、适航性、性能、功能、使用、可靠性等进行了全面且严格的验证。EH216-S的型号认证为中国乃至全球eVTOL企业的适航取证起到了示范效应。
1.2、适航证 AC:核心目的是检查飞行器的安全飞行能力
适航审定主要是为保障民用航空活动安全,维护民用航空活动秩序,规范民用航空器的适航管理,对民用航空器的适航检查及相应适航证件进行管理。民用航空器适航证分为标准适航证、特殊适航证、出口适航证、外国适航证、特许飞行证等几大类。民用航空器适航审定的核心目的是检查飞行器的安全飞行能力是否符合要求,审定程序主要分为:申请、受理、适航检查、颁证等几个阶段。
1.3、生产许可证 PC:保证每一架出厂的航空器及其零部件均符合型号设计和安全要求
生产许可证是证明企业在有效的质量系统控制下能够重复生产出符合经批准 的型号设计,并处于安全可用状态的航空器。1)作用:中国民航局经过审查申请人的质量控制资料、组织机构和生产设施 后,认为申请人已经建立并能够保持符合相关规定的质量控制系统,且其生产的每一架民用航空产品均符合相应型号合格证或型号设计批准书、补充型号合格证或改装设计批准书的设计要求后,所颁发的生产体系认证证书。这张通行证的作用在于要求有一个符合要求的质量保证体系,使得企业能够按照批准的工程设计资料持续稳定地生产出安全可用的飞机。2)法律依据:依据适航规章《民用航空产品和零部件合格审定规定》( CCAR-21-R5 )及适航管理程序《生产批准和监督程序》(AP-21-AA-2023-31R2)。3)申请资质:a)持有或者已经申请型号合格证;b)持有或者已经申请补充型号合格证或者改装设计批准书;c)持有上述证件的权益转让协议书;d)利用位于中国之内的生产设施生产具有型号认可证或者补充型号认可证的民用航空产品,并持有该民用航空产品的型号合格证或者补充型号合格证的权益转让协议书。
相比于型号合格证,生产许可证更能体现一家航空制造企业的生产组织及控制、质量管理及综合管理水平。以亿航智能EH216-S的批量生产流程为例,整个生产质量管理体系覆盖原材料、供应商管理、生产组织、生产质量管控、航空器出厂测试、售后维修维护等环节,让每一个生产环节都有章可循、有据可查,确保所有零件、部件和系统都可追溯、安全受控,保证每一架出厂的航空器及其零 部件均能符合经批准的型号设计和安全要求。
2023年5月,亿航智能向中南局提交了EH216-S型载人无人机生产许可证(PC)的申请,当时该航空器的型号合格证仍在密集开展符合性验证的阶段,按照现行有效规章程序的规定,中南局受理 了该申请;2024年4月7日,亿航智能EH216-S无人驾驶 eVTOL获得中国民航局颁发的生产许可证。这是全球首张eVTOL 生产许可证,是自EH216-S成功取得型号合格证、标准适航证之后的又一重要里程碑,标志着EH216-S率先迈入规模化生产阶段,也为其下一步的商业化运营提供了重要保障。
总体而言,适航活动贯穿民用航空产品和零部件的设计、制造、使用、维修直至退役的全寿命周期。本章我们详细梳理了民用航空器的适航审定要求,即需要取得三项合格证:型号合格证(TC)、适航证(AC)和生产许可证(PC)。但 目前 eVTOL 的适航审定还没有统一的标准文件,因此专用适航条件制定的合理与否至关重要;eVTOL 产品的典型特点是纯电力、可垂直起降、构型存在差异化(多 旋翼、复合翼、倾转旋翼等),那么适航审定时除了要考虑常规性要求外,还要重点考查如飞行器垂直起降的悬停性能、固定翼状态的低速性能、垂直起降期间升力部分丧失的处理能力、电池的过热管理以及能量密度是否符合要求等多个方面。航空器的适航审定过程可能会“复杂且漫长”,但终极目的都是为了确保“适航性和安全性”。此外,根据《通用航空经营许可管理规定》,当通过适航审定的航空器要投入到市场进行使用时,相关运营企业还需要向中国民航局申请取得运营许可证(OC)。
二、构型的路线之争
观点:在我们对民用航空器(尤其是eVTOL)适航取证的问题研究之后,当聚焦到产品本身,就会注意到不同企业的eVTOL构型各不相同,企业选择不同的构型有其自身的道理。但对构型的优劣比较分析,以及不同构型在适航取证时是否会不同,这些可能是市场较为关注的问题。我们研究分析如下:
根据航空产业网统计,全球eVTOL制造商目前主要分布在美国、中国、德国、 法国、日本和英国等,累计占据了 80%以上的市场份额。此外,我们还发现这类地区通常还具有强的航空航天技术底蕴和高端制造能力、较强的市场需求以及有力的政策支持,或许一定程度上可以认为这是支撑eVTOL产业实现较好发展的有力条件。当前eVTOL企业主要分为 2 类:一类是传统飞机和汽车行业巨头,如空客、巴航工业、罗罗、丰田、吉利等;另一类是初创企业,如美国的Joby、Archer、Wisk、Beta、ZeroAvia、Wisk、Jaunt,德国的Volocopter、Lilium,以色列的 UrBanAeronautics,英国的 Vertical Aerospace,欧洲的空客 CityAirbus,日本 的 Skydrive 等,以及中国的亿航智能、峰飞航空、沃兰特、沃飞长空、时的科技、小鹏汇天、御风未来、零重力飞机等。
目前 eVTOL 的主流构型有三类:垂直起降固定翼、矢量推力型、多旋翼型,与无人机整体布局划分类似。截至2023年7月,飞行器整体布局:1)垂直起降固定翼(复合翼)占比 47%,如沃兰特的VE25,零重力的ZG-VC2,峰飞航空盛世龙等,沃飞长空的 XB-12;2)矢量推力(倾转旋翼)布局占比 38%,如时的科技的E20,零重力的ZG-T6、沃飞长空的AE200;3)多旋翼布局占比 15%, 如亿航智能EH216-S、小鹏汇天的旅航者等。
eVTOL不同构型的升力原理、性能表现与适用场景各有不同。1)多旋翼构型:该类飞行器没有额外组件,结构轻便、设计相对简单、制造成本较低,是技术发展最为成熟的构型之一,但航程、速度和有效载荷表现一般。2)垂直起降固定翼/复合翼构型:最大程度上保留了传统固定翼飞机的特征,机舱布局更灵活。在悬停和低速飞行时,飞机以垂直起降模式运行;当速度增加到一定程度,旋翼转速会降低直至停止运转,与此同时机翼逐渐加入使用,并完 全承担升力,此时向前的推力由螺旋桨系统承担。复合翼构型可以实现较高的飞行速度,而且降低了震动水平,提高了机动性;但同时也存在结构死重较多并会产生额外阻力的缺点。3)矢量推进/倾转旋翼构型:目前能兼具效率和成本的一种构型,同时也是研发难度较大、机械设计非常复杂的机型。
飞行器配备了可倾转电驱动组件,可通过改变推力方向来实现垂直起降或巡航。在垂直起降模式下,执行垂直起飞和降落、悬停和低速飞行;当飞行速度达到一定水平时,旋翼沿着发动机舱(或机 翼)倾转到水平位置,旋翼变为推进螺旋桨,飞行器以固定翼飞机模式进入高速 飞行。为了平衡悬停性能和高速飞行性能,旋翼需要兼顾多个场景,因而其悬停效率低于多旋翼和复合翼,但在垂直飞行、高速巡航等方面表现良好。
三、动力系统与两个关键
观点:我们在低空经济系列报告第一篇《新质生产力标杆赛道,低空经济展翅高飞》报告中,对低空经济的概念进行了阐述,并对通航和eVTOL进行了比较 分析。关于eVTOL是传统通航飞行器的升级?颠覆?补充?产业中有很多讨论。决定eVTOL能否应用落地的主要性能指标之一就是续航能力,我们用“两个关键” 来形容这个问题:动力系统是eVTOL 产品的关键;提高电池能量密度是动力系统的关键。eVTOL主要由动力系统、机载系统、机体结构等构成。eVTOL作为新一代航空革命性飞行器,集合了新概念、新能源、新材料、新技术,此类飞行器的出现很大程度要受益于电池储能技术的发展。按照动力模式的不同,eVTOL 可分为全电动、混合动力两大类。全电动类别包括锂电池、氢燃料电池、太阳能电池三种, 混合动力类别包括锂电池+氢燃料电池、锂电池+燃油两种。
电池里有两项关键指标与eVTOL综合性能密切相关,一是能量密度,二是功率密度。相对而言,电池功率密度(即单位质量电池的放电功率)是eVTOL更为关键的性能指标,决定了其是否可以安全起飞和着陆;另一方面,能量密度(电 池平均质量所释放出的电能)一定程度上决定了eVTOL的航程范围,目前300Wh/Kg 的能量密度可以维持200~300公里的航程。根据亿航智能公司官网 信息,一般情况下,电池重量约占自动驾驶飞行器空重的1/3,那么如何提高能量密度、减少电池重量则成为关键。以亿航智能 EH216-S为例,其最大起飞重量为620kg,最大载客2人(不超过 220Kg),粗略计算其配备的电池重量约为133kg, 如果现有的电池能量密度能提升一倍,理论上其载客量还可增加1人。
电池能量密度方面,eVTOL垂直起飞阶段所需的动力是地面行驶的10~15倍,商用门槛高达 400Wh/kg,且未来能量密度要求还会达到1000Wh/kg,远高于当前车用电池的能量密度。目前国内 eVTOL使用的电池能量密度最高已达到 285Wh/kg。2023年4月,宁德时代宣布与中国商飞等企业合作,发布了凝聚态电池,能量密度最高可达500Wh/kg,兼具高比能和高安全的特性;此外,宁德时代也在进行民用电动载人飞机项目的合作开发,执行航空级的标准与测试,满 足相关安全与质量要求,还将推出凝聚态电池的车规级应用版本。充放电倍率方面,eVTOL 的整个飞行过程需要经历起飞、巡航、悬停等多个阶段,其中起降环节要求电池的瞬间充放电倍率在5C以上。目前,业界提高电池能量密度的方式主要是采用固态或半固态的技术路径,但在带来更高能量密度的 同时,也将带来更大的电池膨胀、表面压力以及安全性的风险,相关技术仍需要不断研究和完善。
国家支持航空器动力系统系列化发展,强调以电动化为主攻方向,兼顾混合 动力等多种模式。2024年3月27日,工信部、民航局等四部门印发《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》,提出:1)以电动化为主攻方向,兼顾混合动力、氢动力、可持续燃料动力等技术路线,加快航空电推进技术突破和升级,开展高效储能、能量控制与管理、减排降噪等关键技术攻关。2)强化装备安全技术攻关,重点突破电池失效管理、坠落安全、数据链安全等技术,提升空域保持能力和可靠被监视能力。3)加速通用航空动力产品系列化发展,加快 200kW 级/1000kW 级涡轴,1000kW 级涡桨等发动机研制;持续推动100~200马力活塞发动机批量交付,实现市场规模应用。4)加快布局新能源通用航空动力技术和装备,推动 400Wh/kg 级航空锂电池产品投入量产,实现500Wh/kg级航空锂电池产品应用验证;开展 400kW 以 下混合推进系统研制;推进250kW及以下航空电机及驱动系统规模化量产,以及500kW级产品应用验证。虽然目前电池技术、新型结构设计仍面临诸多挑战,包括也存在电池持续高倍率放电能力、稳定性和安全性等尚未得到长周期验证的问题。但我们相信,未来在相关科技企业不断深入研究和试验探索,以及国家政策的有力支持下,航空器动力系统的研发或有望加速实现突破。
四、商业化路径探寻
观点:eVTOL 商业化和应用场景的落地,是产业最后能否腾飞的关键之一。在这方面,通航产业过去多年的发展提供了参考,我们在低空经济系列报告第一 篇中,从通航产业发展历程分析了低空经济未来发展的制约因素和决定条件。在本章中,我们将分析进一步聚焦,将焦点对准 eVTOL 的商业化和应用场景。我们认为,eVTOL商业化之路或经历旅游观光类、工业应用类、城市出行类 3个发展阶段,最终或将呈现出空中立体分层交通的发展格局。
全球eVTOL产业蓄势待发,我国具有先天优势。我国拥有较好的资源禀赋、 较强的市场需求和有力的政策支持。资源禀赋方面,我国地大物博、人口众多, 具备使用 eVTOL 的数量优势;同时在人口密集度高、地面交通拥堵的城市,对eVTOL 等空中交通有较为迫切的需求;政策支持方面,中央和地方针对低空产业发展均颁布了支持政策,包括适航取证补贴、企业发展补贴、航线补贴等诸多方 面,顶层规划坚定、发展信心较足。同时,部分头部企业适航认证方面也取得突破。1)亿航智能:2023 年 10 月 13 日,亿航智能 EH216-S 获得中国民航局颁发的全球首个型号合格证;12 月 21 日,获得全球首个无人驾驶 eVTOL 标准适航 证。2024 年 4 月 7 日,获得全球首个无人驾驶 eVTOL 生产许可证。至此,亿航 智能已集齐“适航三证”,商业化运营提速;2)峰飞航空:2024 年 3 月 22 日, 峰飞航空 V2000CG 无人驾驶货运 eVTOL 获得由中国民航华东局颁发的全球首款 吨级以上 eVTOL型号合格证,可广泛用于物流、紧急物资运输和应急救援等领域。
eVTOL 商业化之路或经历旅游观光类、工业应用类、城市出行类 3 个阶段。与传统航空器相比,eVTOL除了具备零排放,零污染等优点外,其可垂直起降、 不需要跑道/专用机场、噪声低和较低的运营成本,使得 eVTOL 有望打破传统交通运输工具的边界,成为高铁、地铁、长途巴士、出租车、私家车的重要补充, 甚至有机会成为未来的交通出行和运输的主流方式之一。我们认为,eVTOL 的商业化之路或将经历三个发展阶段:1)第一阶段:当前 eVTOL 产品的航时、航程较短,飞行速度较慢,适用于以景区观光、空中游览等场景为主的短途载客飞行。与此同时,国内低空飞行器适航所需的低空空管系统、低空态势感知系统、临时起降点/机场等开始建设;2)第二阶段:eVTOL 所需的电池技术取得一定突破, 电池能量密度和安全性得到提升,飞行器的续航能力显著增强。此阶段民众对 eVTOL 的可接受程度逐步提升、低空基础设施建设日臻完善,eVTOL 应用或将向 应急救援、医疗转运、警用安防、航空物流等工业领域迈进;3)第三阶段:eVTOL全自动飞行技术、紧急避障、降噪等关键技术更加成熟,飞行可靠性持续提升;同时低空基础设施建设走向成熟,低空空管系统和飞行保障系统高度智能化、网格化、自动化,伴随飞行器的批产成本的降低,“空中的士”时代或将到来,呈现出城市立体分层交通格局。
4.1、旅游观光类场景或率先落地
目前国内具备型号合格证、适航证、生产许可证的 eVTOL企业仅有亿航智能, 其他大多数 eVTOL 企业仍处在适航取证当中。亿航智能成熟产品 EH216-S航时为25 分钟,最大航程30公里,最大设计速度130km/h,就其性能特点来看,其率先投入的场景或是旅游观光方向,目前公司与深圳、广州、合肥等国内城市以及海外阿联酋、日本等国家都开展了合作。 全国4A/5A景区超 3000 个,远期理论需求空间或有望达到数千亿元量级。 截至 2024 年 4 月,全国共有 5A 景区 340 个,4A 景区约 3034 个(2018 年官 方披露最新数据),总计约 3374 个。考虑景区的使用场景,以及相匹配的临时起降点和配套设备等建设需求,我们预计,我国旅游观光领域对 eVTOL 及其配套设 施建设的远期理论需求规模或有望达到数千亿元量级。
4.2、医疗转运、航空应急救援等工业级应用场景渐次落地
我国高度重视医疗应急体系的能力建设,尤其对于山地、海岛等交通不便的地区,应急医疗体系的搭建尤为重要。队伍建设方面,根据国家卫健委规划,到 “十四五”末,国家计划将国家级医疗应急队伍由目前的40支扩充到60~70支。此外,截至 2023 年 7 月,我国已建立省、市、县三级医疗应急队伍 6500 支。以浙江为例,浙江山区一位呼吸道大咯血患者通过救援直升机 18 分钟即转运至城区大医院,为挽救生命争取了关键时间。截至 2023 年 7 月,浙江省全省医疗机构已建设 57 个直升机停机坪,常态化开展转运急危重症患者,而这也是 eVTOL 的重要发展方向,假设未来全国 6500 支应急医疗队伍均配备2套eVTOL,那么对应飞行器采购规模或有望达到百亿元量级。航空应急救援体系建设方面,按照《“十四五”通用航空发展专项规划》,到 2025 年底全国开展航空应急救援的省份计划达到 25 个以上,包括最新发布的《通用航空装备创新应用实施方案(2024-2030 年)》也提出,加快提升通用航空装备技术水平,实现全域应急救援能力覆盖。重点围绕航空灭火、航空救援、公共卫生服务、应急通信/指挥四大领域,在京津冀、长三角、东北、中西部、边疆等重点地区,扩大航空应急救援装备示范应用。我们预计到 2027 年,全国航空应急救援领域对 eVTOL 及其配套设施的理论需求规模或有望达到数百亿元量级。
4.3、未来的“空中的士”——城市内/外出行
2022 年,全国 36 个主要城市工作日高峰期平均运行速度为 22.7km/h,较 2021 年提升了 0.1km/h,总体处于中度拥堵状态。其中89%的城市(32 个)速度处于18~25km/h之间,处于中度拥堵状态。eVTOL 的特点在于可垂直起降、 无需跑道、电池能源清洁、噪声小,具备在城市里推广的条件。我们认为,未来 随着 eVTOL 全自动飞行技术、紧急避障、降噪等技术的不断成熟,以及低空基础设施体系的日臻完备、低空空管系统和飞行保障系统的高度智能化发展,叠加飞行器批量生产成本的降低,eVTOL 应用或将向城市内/外交通方向拓展,“空中的 士”时代呼之欲出。根据《Are Flying Cars Preparing for Takeoff》数据,中 国“空中的士”远期理论需求空间或有望超过数万亿元。
五、低空新基建之智联网/空管系统
观点:低空经济是一个多产业融合发展的综合性生态,涵盖了航空器制造、 应用、飞行保障、运营维护、低空新基建五大领域。“低空发展,基建先行”在逻辑上是成立的,加快建设低空飞行活动所需的新型基础配套设施尤为重要。
5.1 空管系统:历经多年发展,已实现核心技术自主可控
我们认为,在整个低空经济产业发展的过程中,空管体系的建设十分重要。低空生态涵盖飞行器制造、应用、飞行保障、运营维护、低空新基建五大领域。其中,低空新基建主要包括临时起降点/通用机场的建设、低空空管系统建设、空天地一体化导航/通信系统建设、低空态势感知系统建设、充电设施建设等。低空空管系统是国家实施空域管理、保障飞行安全、实现航空运输高效有序运行、捍 卫我国空域权益的战略基础设施,也是国土防空体系的重要组成部分。“十一五” 以来,国家加大政策扶持力度,先后制定了“民航强国”、“四强空管”和“四型机场”的建设行动纲要,国产化设备从无到有,从简陋到精细,逐步打破了完全依赖进口的局面。国内以莱斯信息、四川九洲、成都空管公司、中航 615 所等为代表的本土企业快速崛起,空管系统核心技术实现自主可控。
民航空中交通管理系统的核心是空管系统,包括信息处理系统和外围设施两 大部分。其中通信、导航和监视(CNS)部分属于外围设施;空中交通管理系统(ATM)是空管人员用于管理空中交通运输的信息处理系统,包括空中交通服务(ATS)、空中交通流量管理(ATFM)和空域管理(ASM)三部分。其中空中交通服务(ATS)又分为:空中交通管制(ATC),飞行情报服务(FIS)和告警服务(AS)三部分。目前我国民航空中交通管理迫切需要空中交通管制(ATC)系统 和空中交通流量管理(ATFM)的进一步创新,实现空中交通流量管理和管制指挥的一体化,从而在有限的空域资源条件下,缓解空中交通拥堵,让空中交通流量 管理行之有益且行之有效。
空中交通管制系统(ATC)是空管系统的核心部分,有 2 大功能:1)接收监视雷达传输过来的飞机的高度、速度、方向等信息,然后自动与预定飞行计划进行比对,根据比对结果,管制员做出飞机下一步飞行动作的调度指令,并将调度指令通过通信系统传达至飞行员,飞行员根据指令完成飞行调整;2)提供碰撞预警、天气预警等信息。空中交通管制系统需要向飞行员提供实时的飞行指令,因此对系统的可靠性要求非常高。我国低空空管系统建设需求规模约在百亿元量级。“十二五”期间,我国空管系统领域完成投资 120 亿元;“十三五”期间,我国空管系统整体投资约为 250 亿元。2016~2019 年,我国空管系统固定资产投资规模由 23 亿元增长至 51 亿 元,CAGR=30%。从民航空中交通管理领域的格局来看,国外市场参与者主要是欧美的大型电子系统制造商,包括法国泰雷兹(Thales)、西班牙英德拉(Indra) 等;国内市场参与者主要包括莱斯信息、成都空管公司、华泰英翔、川大智胜等。从当前低空空域基础设施建设的招标情况来看,浙江衢州、深圳、成都等地建设较快,其中单个地级市的低空空管系统初期建设的需求规模约在 3000~4000 万 元,全国目前约有293个地级市,对应低空空管系统建设需求约在百亿元量级。
5.2 低空智联网:空天地一体化的智慧空管系统
低空空域被称为空天产业发展的“第四空间”,实现该空域资产的动态收储与 利用,是有序推动国家新万亿低空产业的基础条件。低空智联网及其高精度立体 地图建设或是解决未来空管问题的重要方式。未来的低空领域或将有较多飞行器同时运行,如何实现多种/多架飞行器的同时有序飞行,对现有技术体系和运营架 构提出了挑战,而解决这一挑战的重要基石就是低空智联网及其统一的低空高精 度立体交通图的建设。低空智联网是通过新一代低空通讯、低空定位以及低空三维立体网格空域图建模等技术,将低空空域建设成类似现代地面交通的空域网格化指挥与服务系统。低空智联网依托地面基站和在低空空域内运营的近地设施以及低轨卫星的协同作用,可满足高密度、大流量、近实时的低空安全高效应用。低空智联网创新应用 了数字化、网络化、智能化技术,赋能管控服务“云”、空天地三“网”和航空器 “端”对突发特情和应急处置进行敏捷反应。低空智联网具有高灵活性和高移动性,能够实现按需部署,并在三维立体空间内实现无缝覆盖,可大幅提升低空综合治理效率和空域资源利用率。
低空智联网相关平台建设方面,北斗网格码技术或将发挥重要作用。GeoSOT地球立体网格与编码理论体系为低空智联网建设提供了理论基础,依托北斗低空空域图国家标准,按米级或十米级立体网格,将空域及下垫面三维空间数字化,同时配备5G-北斗精准定位、气象等保障手段,可实现空地信息基础设施一体化建设。我国目前正在推动全国统一的低空高精度立体交通图技术标准和省市级低空智联网的建设实践,并已在浙江、安徽、上海、广东开展试点应用。如浙江衢州正在打造国内第一个城市超低空智联网平台,项目总投资 2.5 亿元,一期投资3780万元,建设周期10个月,2024 年 1 月 9 日完成招标,成为全国首个市级低空项目。核心将围绕衢州市低空空域管理标准、低空空域资产开发、服务体系、 商业化运营四个部分构建低空空域基础设施,打造空中“高速”服务体系。
合肥骆岗公园正在打造国内首个全空间无人体系城市级应用示范项目。该全 空间无人体系采用了北斗伏羲 GeoSOT 地球网格剖分理论体系,首次实现了低空空域资源和地面路网资源、多种无人系统在同一套管控框架下协同运行,构建了全球首个“陆海空天电”全域立体网格空域图,实现全程”高德“式服务,可提供空域划设管理、航线自动规划导航、多飞行器飞行协同、全域态势感知等功能,支撑智慧巡检、智能摆渡、物流配送、城市通勤等多个任务场景的应用。