中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：7月7日，上午10時(shí)，當(dāng)“潤(rùn)興集118”貨輪行駛到距離南京“長(zhǎng)江匯興隆洲水上綠色綜合服務(wù)區(qū)”約1公里時(shí)，一架速度為15米/秒的無人機(jī)向貨輪精準(zhǔn)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(bǔ)給生活物資，要么得?？吭阱^地，要么得上岸，費(fèi)時(shí)費(fèi)力?，F(xiàn)在不停航，在App上下個(gè)單，就能輕松收外賣?！?/span>
長(zhǎng)江上空“郵路”通達(dá)，勾勒出低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展新圖景。自2024年首次被寫入政府工作報(bào)告，低空經(jīng)濟(jì)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(chǎng)景、新需求。據(jù)中國(guó)民航局預(yù)測(cè)，2025年我國(guó)低空經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)1.5萬億元。
然而，低空經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，技術(shù)瓶頸亟待突破。近日，多位專家接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，欲夯實(shí)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(dòng)力電池的“不可達(dá)三角”
動(dòng)力電池堪稱低空航空器的核心部件，是保證其長(zhǎng)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(shí)施方案（2024—2030年）》（以下簡(jiǎn)稱《方案》）提出，將推動(dòng)400瓦時(shí)/千克（Wh/kg）級(jí)航空鋰電池產(chǎn)品投入量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)500Wh/kg級(jí)航空鋰電池產(chǎn)品應(yīng)用驗(yàn)證。
政策導(dǎo)向引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。寧德時(shí)代、欣旺達(dá)、億航智能等多家電池廠商和eVTOL整機(jī)廠商先后入局航空動(dòng)力電池領(lǐng)域。
“目前，動(dòng)力電池仍是制約低空航空器性能的瓶頸?！敝袊?guó)航空工業(yè)集團(tuán)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(dòng)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(gè)‘不可達(dá)三角’?！蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)博士生導(dǎo)師丁兵介紹，當(dāng)前航空動(dòng)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(dòng)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(gè)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(zhǎng)，難以兼得。丁兵解釋，如強(qiáng)調(diào)長(zhǎng)續(xù)航，電池的能量密度就要高，但這樣會(huì)犧牲功率密度；如需提升航空器的快速爬升與機(jī)動(dòng)能力，就需要電池有著更高的功率密度，這又會(huì)犧牲能量密度。
第三，當(dāng)能量密度和功率密度增加，電池需更高的安全保障，要在機(jī)身添加冷卻系統(tǒng)，但這又會(huì)增加航空器的重量，進(jìn)而用更大的能量密度來彌補(bǔ)。
丁兵認(rèn)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(jìn)，缺一不可。
《方案》提出，“無人化、電動(dòng)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(gè)方向，加快研制更高性能的航空動(dòng)力電池，更可靠、高效的航空電能管控系統(tǒng)等，同時(shí)要厘清低空經(jīng)濟(jì)主流的應(yīng)用場(chǎng)景，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)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(dòng)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(jī)制造以及高功率密度航空電機(jī)、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(jìn)鍵”。
通信的“多技術(shù)混跑”
6月17日，重慶夜空被一場(chǎng)華麗的無人機(jī)表演點(diǎn)亮。
時(shí)而出現(xiàn)層疊舒展的巨型山茶花，時(shí)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(chǎng)表演中，深圳大漠大智控技術(shù)有限公司的11787架無人機(jī)，以“最多無人機(jī)組成的空中圖案”創(chuàng)下吉尼斯世界紀(jì)錄。
這場(chǎng)震撼表演背后，隱藏著巨大的技術(shù)門檻。
“實(shí)現(xiàn)低時(shí)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(zhǎng)劉漢斌告訴記者，上萬架無人機(jī)在空中編隊(duì)，網(wǎng)絡(luò)極易“堵車”。因此，需要擴(kuò)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(chǎng)景的通信需求。為確保表演順利進(jìn)行，他們進(jìn)行了多次測(cè)試。
在近日舉行的2025中國(guó)數(shù)字低空大會(huì)上，多位專家指出，目前我國(guó)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信號(hào)易受遮擋，通信距離有限；衛(wèi)星通信則成本高、帶寬小、時(shí)延大，信號(hào)在城市內(nèi)也可能被阻隔；而5G基站的天線是“低頭族”，信號(hào)主要覆蓋地面，無人機(jī)在低空只能“蹭”到微弱信號(hào)，導(dǎo)致通信卡頓、視頻回傳模糊。
那么，如何確保無人機(jī)通信“看得見、呼得著”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“管得住”？
“首選是5G-A?！敝袊?guó)電信集團(tuán)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(hào)，得讓基站天線‘抬頭’?！?/span>
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(jī)遙測(cè)、警用等領(lǐng)域，可使用1.4G赫茲頻段專網(wǎng)。”畢奇認(rèn)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(duì)基站接收的回波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，從而獲取目標(biāo)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(dāng)設(shè)備感知到有無人機(jī)經(jīng)過，會(huì)根據(jù)其位置選擇合適波束發(fā)送信息，實(shí)現(xiàn)地面與空中資源的最優(yōu)分配。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)工作要點(diǎn)》中，已提出加快構(gòu)建新型信息基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn)5G-A、低空信息基礎(chǔ)設(shè)施等標(biāo)準(zhǔn)的研究。
想實(shí)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(jìn)。
“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(cè)所有空域的航空器?！被浉郯拇鬄硡^(qū)數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究院低空經(jīng)濟(jì)分院院長(zhǎng)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?！壁w志勇認(rèn)為，可通過5G-A通感一體基站進(jìn)行連片組網(wǎng)、利用TDOA技術(shù)探測(cè)和定位低空航空器頻譜、用雷達(dá)在較高空域探測(cè)凈空?qǐng)鼍暗燃夹g(shù)，并結(jié)合無人機(jī)主動(dòng)播報(bào)的遠(yuǎn)程識(shí)別信息，實(shí)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(cè)，預(yù)警飛行活動(dòng)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(xiǎn)加大
復(fù)合翼飛行汽車、eVTOL、多旋翼無人機(jī)、共軸反槳無人機(jī)……抬頭望向我國(guó)的低空，各式飛行器“迎風(fēng)起舞”。
截至今年3月，我國(guó)注冊(cè)無人機(jī)數(shù)量達(dá)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(chǎng)景的不斷涌現(xiàn)，讓飛行安全問題日益顯現(xiàn)。無人機(jī)“黑飛”“炸機(jī)”、無人機(jī)闖入看守所直播、無人機(jī)影響候鳥遷徙等亂象頻頻見諸報(bào)端。
“低空經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和政策，統(tǒng)籌守護(hù)低空經(jīng)濟(jì)安全?！?/span>
“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(hào)危險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)航、通信鏈路中斷，致使航空器失位甚至墜機(jī)。排除電磁干擾至關(guān)重要?！蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)副校長(zhǎng)兼低空經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展研究院院長(zhǎng)吳啟暉說。
近日，吳啟暉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的無人機(jī)測(cè)向儀，在南京市民用無人駕駛航空試驗(yàn)區(qū)投入使用。兩架無人機(jī)搭載該儀器同步起飛，可以根據(jù)電磁波強(qiáng)度、方位等信息鎖定干擾源，再由地面精準(zhǔn)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(shí)可能威脅飛行安全。
鵬城實(shí)驗(yàn)室副研究員陳軻表示，傳統(tǒng)氣象觀探測(cè)和預(yù)報(bào)空間覆蓋尺度較大，對(duì)于低空飛行活動(dòng)常用的微小尺度空間的探測(cè)和預(yù)報(bào)精度還不夠。他認(rèn)為，需要對(duì)低空氣象進(jìn)行精細(xì)建模，為飛行器繪制一張“天氣地圖”。
中國(guó)電子科技集團(tuán)第十五研究所空管專家伊佳有著20多年的工作經(jīng)驗(yàn)，他向記者表示，明確低空飛行間隔標(biāo)準(zhǔn)刻不容緩。
“各地可以先開展空域普查，以10立方米作為一個(gè)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(yùn)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(gè)空間單元，并與低空飛行運(yùn)行監(jiān)管系統(tǒng)進(jìn)行融合?！币良颜f。
我國(guó)也在推動(dòng)低空安全合規(guī)發(fā)展與低空經(jīng)濟(jì)“起飛”同頻共振。2024年1月1日，我國(guó)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(guó)首部針對(duì)民用無人機(jī)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)安全要求》實(shí)施；今年7月18日，國(guó)家發(fā)展改革委召開推動(dòng)低空經(jīng)濟(jì)安全健康發(fā)展專題會(huì)議，為低空經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展明確方向。
面對(duì)低空經(jīng)濟(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)的不斷演變，只有加大對(duì)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(xiǎn)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(jī)空投西瓜，到未來空中出租車“馳騁”低空，低空經(jīng)濟(jì)真正“飛入尋常百姓家”，還需以安全可控為目標(biāo)，助力低空飛行器“看得見、呼得著、管得住”，這片萬億級(jí)藍(lán)海才能行穩(wěn)致遠(yuǎn)，迎來可持續(xù)發(fā)展的廣闊晴空。
