深瞳丨低空经济:火热背后的技术隐忧

  • 2025-07-25 06:18:16
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科技日报记者金凤策划赵英淑滕继濮

7月7日,上午10时,当“润兴集118”货轮行驶到距离南京“长江汇兴隆洲水上绿色综合服务区”约1公里时,一架速度为15米/秒的无人机向货轮精准空投西瓜、烤鸭、冰镇饮料等约26公斤的“外卖”。

“太方便了!”船员张一帆兴奋地说,“以前补给生活物资,要么得停靠在锚地,要么得上岸,费时费力。现在不停航,在App上下个单,就能轻松收外卖。”

长江上空“邮路”通达,勾勒出低空经济发展新图景。自2024年首次被写入政府工作报告,低空经济现已在物流配送、文旅出行、应急救援等领域催生出一系列新业态、新场景、新需求。据中国民航局预测,2025年我国低空经济市场规模将达1.5万亿元。

然而,低空经济蓬勃发展的同时,技术瓶颈亟待突破。近日,多位专家接受科技日报记者采访时表示,欲夯实产业根基,必须在低空装备、低空信息基础设施、低空安全等领域攻克关键核心技术,构建全链条技术体系。

动力电池的“不可达三角”

动力电池堪称低空航空器的核心部件,是保证其长距离、安全、稳定飞行的关键。

工业和信息化部等四部门印发的《通用航空装备创新应用实施方案(2024—2030年)》(以下简称《方案》)提出,将推动400瓦时/千克(Wh/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。

政策导向引领行业发展。宁德时代、欣旺达、亿航智能等多家电池厂商和eVTOL整机厂商先后入局航空动力电池领域。

“目前,动力电池仍是制约低空航空器性能的瓶颈。”中国航空工业集团有限公司首席技术专家吴希明告诉记者,现今电池水平决定了电动低空航空器“重两三吨、载四五人”的体量上限。

“电池的能量密度、功率密度和安全性很难平衡,存在一个‘不可达三角’。”南京航空航天大学博士生导师丁兵介绍,当前航空动力电池技术面临三大挑战。

首先,航空器垂直起飞所需动力大,要求电池的能量密度高于400Wh/kg。而能量密度越高,电极越不稳定,与电解液之间的反应就越剧烈,从而导致安全性降低。这是一个很难调和的矛盾。

其次,高能量密度和高功率密度两者此消彼长,难以兼得。丁兵解释,如强调长续航,电池的能量密度就要高,但这样会牺牲功率密度;如需提升航空器的快速爬升与机动能力,就需要电池有着更高的功率密度,这又会牺牲能量密度。

第三,当能量密度和功率密度增加,电池需更高的安全保障,要在机身添加冷却系统,但这又会增加航空器的重量,进而用更大的能量密度来弥补。

丁兵认为,破解这些难题,应从电池材料、热管理、航空器结构等领域多线并进,缺一不可。

《方案》提出,“无人化、电动化、智能化”将是未来新型通用航空装备的技术特征。

“要锚定这个方向,加快研制更高性能的航空动力电池,更可靠、高效的航空电能管控系统等,同时要厘清低空经济主流的应用场景,有针对性地设计航空器的构型、大小、能量管控系统等。”吴希明说。

除了加快研制更高性能的航天动力电池外,在各地有关航空器关键核心技术布局中,整机制造以及高功率密度航空电机、高效电控系统、主控芯片、传感器、任务载荷设备等核心部件和关键配套技术,也都被按下攻关“快进键”。

通信的“多技术混跑”

6月17日,重庆夜空被一场华丽的无人机表演点亮。

时而出现层叠舒展的巨型山茶花,时而显露鳞次栉比的摩天楼群……重庆的山水之美、人文之韵、科技之光闪耀天际。

在这场表演中,深圳大漠大智控技术有限公司的11787架无人机,以“最多无人机组成的空中图案”创下吉尼斯世界纪录。

这场震撼表演背后,隐藏着巨大的技术门槛。

“实现低时延、高带宽、大容量的无线通信,是极限挑战之一。”该公司董事长刘汉斌告诉记者,上万架无人机在空中编队,网络极易“堵车”。因此,需要扩展WiFi局域网的可用信道资源,以增加信道容量,但现有的WiFi技术一度难以满足这一场景的通信需求。为确保表演顺利进行,他们进行了多次测试。

在近日举行的2025中国数字低空大会上,多位专家指出,目前我国低空通信网络正处于“多技术混跑”阶段,WiFi、卫星、5G等方案各显神通,却也各有短板。

中兴通讯通感产品总经理赵志勇告诉记者,WiFi点对点的信号易受遮挡,通信距离有限;卫星通信则成本高、带宽小、时延大,信号在城市内也可能被阻隔;而5G基站的天线是“低头族”,信号主要覆盖地面,无人机在低空只能“蹭”到微弱信号,导致通信卡顿、视频回传模糊。

那么,如何确保无人机通信“看得见、呼得着”,进而实现“管得住”?

“首选是5G-A。”中国电信集团首席科学家毕奇告诉记者,“从技术原理上说,5G与5G-A基本可满足600米以下低空的通信需求。向低空大量覆盖通信信号,得让基站天线‘抬头’。”

毕奇表示,这需要调整地面网络部分基站的天线倾角及部分发射波束,或采用大张角天线阵列,兼顾低空和地面的通信需求。

“第二条技术路线是建设低空通信专网。比如在无人机遥测、警用等领域,可使用1.4G赫兹频段专网。”毕奇认为,第三条路线是结合低轨卫星部署天地一体化通信,以覆盖目前基站无法覆盖的区域。

中兴通讯则有另一种选择——通过基站的波束管理,用感知来辅助通信。所谓“感知”,就是对基站接收的回波信号进行检测,从而获取目标的距离、角度和速度等信息。

“我们正在研发波束自适应调整设备,希望以此来平衡地面和空中通信的资源分配。”赵志勇介绍,当设备感知到有无人机经过,会根据其位置选择合适波束发送信息,实现地面与空中资源的最优分配。

产业发展,标准先行。记者注意到,在工业和信息化部发布的《2025年工业和信息化标准工作要点》中,已提出加快构建新型信息基础设施标准体系,推进5G-A、低空信息基础设施等标准的研究。

想实现低空空域的安全高效利用,“看得见、呼得着、管得住”是硬门槛,感知、导航、监视必须齐头并进。

“目前低空监视的最大瓶颈,是还没有单一技术能感知并高精度监测所有空域的航空器。”粤港澳大湾区数字经济研究院低空经济分院院长李世鹏介绍。

怎么办?“多模态融合感知技术是解决方案之一。”赵志勇认为,可通过5G-A通感一体基站进行连片组网、利用TDOA技术探测和定位低空航空器频谱、用雷达在较高空域探测净空场景等技术,并结合无人机主动播报的远程识别信息,实现多模态融合感知。

人工智能技术也被寄予厚望。李世鹏告诉记者,他们正在通过仿真预测,预警飞行活动中可能遭遇的航道占用、气象变化等情况,并尝试训练AI模型,让其根据不同环境、不同需求,提高航空器的感知、判断能力。

安全技术风险加大

复合翼飞行汽车、eVTOL、多旋翼无人机、共轴反桨无人机……抬头望向我国的低空,各式飞行器“迎风起舞”。

截至今年3月,我国注册无人机数量达387万架,日均低空飞行架次突破50万。

低空飞行密度的加大,新的应用场景的不断涌现,让飞行安全问题日益显现。无人机“黑飞”“炸机”、无人机闯入看守所直播、无人机影响候鸟迁徙等乱象频频见诸报端。

“低空经济发展的核心关键词是安全。”李世鹏直言,“我们要思考如何通过技术手段、标准规范和政策,统筹守护低空经济安全。”

“航空器约六成安全事故发生在起降阶段。其中,电磁干扰是头号危险,会导致导航、通信链路中断,致使航空器失位甚至坠机。排除电磁干扰至关重要。”南京航空航天大学副校长兼低空经济创新发展研究院院长吴启晖说。

近日,吴启晖带领团队研制的无人机测向仪,在南京市民用无人驾驶航空试验区投入使用。两架无人机搭载该仪器同步起飞,可以根据电磁波强度、方位等信息锁定干扰源,再由地面精准排障。

低空交通环境的复杂性,不仅在于功能各异的航空器,也在于飞行环境的千变万化。看不见的气象,如同暗礁,随时可能威胁飞行安全。

鹏城实验室副研究员陈轲表示,传统气象观探测和预报空间覆盖尺度较大,对于低空飞行活动常用的微小尺度空间的探测和预报精度还不够。他认为,需要对低空气象进行精细建模,为飞行器绘制一张“天气地图”。

中国电子科技集团第十五研究所空管专家伊佳有着20多年的工作经验,他向记者表示,明确低空飞行间隔标准刻不容缓。

“各地可以先开展空域普查,以10立方米作为一个空间单元,梳理空域属性、管理要求、障碍物、气象开放条件等低空空域管理和运行的相关要素信息,再将这些数据关联到每一个空间单元,并与低空飞行运行监管系统进行融合。”伊佳说。

我国也在推动低空安全合规发展与低空经济“起飞”同频共振。2024年1月1日,我国无人驾驶航空器领域的首部专门行政法规《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》施行;同年6月1日,我国首部针对民用无人机的强制性国家标准《民用无人驾驶航空器系统安全要求》实施;今年7月18日,国家发展改革委召开推动低空经济安全健康发展专题会议,为低空经济的稳步发展明确方向。

面对低空经济安全风险的不断演变,只有加大对航空技术、信息技术等关键技术的研发投入,才能将低空安全风险的不确定性转化为低空产业发展的确定性。

从无人机空投西瓜,到未来空中出租车“驰骋”低空,低空经济真正“飞入寻常百姓家”,还需以安全可控为目标,助力低空飞行器“看得见、呼得着、管得住”,这片万亿级蓝海才能行稳致远,迎来可持续发展的广阔晴空。

短评丨产业欲发展,标准需先行

金凤

敬畏规则,才能长久翱翔于天际。

当无人机注册数量与飞行时间“齐飞”,当低空经济的产业实景日渐清晰,当宁静的低空因各色飞行器的到来变得逐渐喧嚣,一系列更迫切的问题随之而来。低空“公路”的“红绿灯”该如何开启?低空飞行的“交通规则”该如何制定?什么样的“空中客车”才适合在低空通行?解答这些问题的关键,离不开“标准”二字。

业内人士指出,目前低空经济在空域管理、飞行规则、飞行器适航标准,通信导航监测以及安全管理等方面,尚缺乏统一明确的技术标准和管理细则。

产业欲发展,标准需先行。低空经济具有科技含量高、创新要素集中、使用主体多元、辐射范围广等特点。统一标准,不仅可以为操作人员提供明确的工作指引、规范飞行器性能标准,减少安全隐患,还能避免产业链中的企业各自为政、重复建设,以集中精力攻克关键共性技术。

木受绳则直,金就砺则利。打开天空之城的大门,不管是空中的“路”,还是路上的“车”,都亟待一场标准再造。比如,不同大小、构型的低空航空器,需要制定新的适航认证标准;通信、导航、监视设备的标准、技术和操作要求也需要明晰;低空数字空域、低空飞行服务系统、有人机与无人机融合飞行监管等领域,也亟待尽快明确统一的技术标准,防止空中交通堵塞,甚至发生安全事故。

标准引领,产业才能有的放矢地发展。应围绕重点场景开展应用技术标准验证,在实践中探索适合市场化推广的标准,构建贯穿低空装备研发设计、生产制造、试验验证、运行支持等全生命周期的工业标准体系。

标准是低空经济发展的基石,更是产业腾飞的关键支撑。加快完善低空“新交规”,才能以标准引领创新、培育产业,让低空经济“振翅高飞”。