近日,《国资报告》2024年第6期刊发了中国工程院院士、北京航空航天大学教授向锦武的署名文章《发展低空经济 央企要担起“天车”生产和“天网”建设重任》。以下为全文内容:
发展低空经济
央企要担起“天车”生产和“天网”建设重任
中国工程院院士、北京航空航天大学教授向锦武。
今年,低空经济首次被写入政府工作报告,预示着2024年将成为低空经济发展元年。当前低空经济的火热态势和极高的关注度,既反映了这一新兴产业的巨大潜力和广阔前景,也是我国重视和支持发展低空经济的结果。
低空空域是低空经济的关键投入要素。近年来,中央相继发布多个文件,深化低空空域管理改革,将低空空域资源作为与国土、海洋、数据资源同等重要的战略性资源。过去的一年,习近平总书记等党和国家领导人多次考察和部署发展低空经济及航空产业,中央和地方高密度地出台相关法律法规、产业规划和推广意见。
低空经济是具有万亿规模潜力的蓝海市场,涉及低空制造、低空飞行、低空保障、综合服务等众多领域,产业链条长,投入产出比约1:10,就业带动比约1:12。低空经济规模将不断扩大,应用场景将更加丰富,既包括传统通航业态,又融合了以无人机为支撑的低空生产服务方式。2023年,我国的低空经济规模达到5059.5亿元,相比2022年增幅达到33.8%。预计到2026年底,我国低空经济将突破1万亿元,2030年有望达到2万亿元。当前全国各地方和各家企业都在积极抢抓低空经济产业高速发展、密集创新的黄金窗口期,努力成为低空经济发展的高地。在此过程中,积极推动中央企业更好发挥作用,有利于实现低空经济的有序健康发展。
国内外发展低空经济各具优势
目前,我国正迎来低空经济发展的春天。低空经济作为一种综合性的经济形态,涵盖空中通勤、物流、旅游等多个领域,科技含量高、创新要素集中,具有鲜明的新质生产力的特征。未来低空经济将在通航装备技术研发、产业链条升级、商业应用场景拓展、智慧低空基础设施建设等方面蓬勃发展。
在国外,美国的低空经济发展较早,从20世纪70年代开始布局,以联邦航空管理局顶层设计、州政府牵头引导、市场主体实际推进为主要形式。在顶层设计方面,包括开放空域、明确建设标准与规范要求等措施;在基础设施建设方面,美国通用机场数量庞大,有近5000座,而我国仅有400多座;在通用航空器制造方面,美国拥有全球一半的通用航空器,超过21万架。
欧洲通用航空主要包括公务机、休闲飞行和航空作业等;德国注重无人机技术研发,采取措施简化无人机注册和飞行程序以促进市场发展;英国支持低空经济和无人机技术应用,重视在农业监测和物流等领域的应用。
因此,国外的发展模式和发展过程中遇到的问题,为我国提供了一些参考借鉴。同时,也要看到我国发展低空经济具有多重优势,这些优势既包括基础设施等“硬件”条件,又体现在政策环境、市场需求以及技术创新等“软件”层面。
目前,全球无人机运行规模上,中国居世界第一,有绝对优势。我国无人机制造研发能力国际领先、产业链条更加完整、可复制可推广的“无人机+”应用典型场景更加丰富。因此,我国需要根据实际政策、市场和产业情况,走自己的低空经济发展之路。
用好“看不见的手”和“看得见的手”
共同应对挑战
发展低空经济遇到的挑战是多方面的,体现在政策、技术、市场、公众接受度等多个方面。其中,最大的挑战是如何确保健康有序、可持续的发展。
要努力推动低空经济健康有序发展。一方面要致力于有序发展。中央层面在大力部署之外,各省也在加速布局低空经济。广东、安徽、浙江、湖南、重庆等省市均陆续出台低空经济发展规划或支持政策,至少有24个城市将低空经济写入了当地政府工作报告。如何避免“一哄而上”以及“一哄而散”,切实发展新质生产力成为关键。另一方面是着重规范化发展。要建立完善的低空飞行平台的制造、配件供应和应用服务体系,形成稳定可靠的产品供应链,要建立行业技术标准和合作机制,推动产业链的互通互联,形成完整的产业生态系统。
要实现低空经济可持续发展。其重点在于创新、产业、资金、人才的深度融合。实现低空经济可持续发展,应围绕产业链部署创新链,围绕创新链布局产业链,加大资金投入,重视人才培养,推动创新链产业链资金链人才链“四链”深度融合,建立健全科技创新成果转化制度。如果仅仅将科技创新“束之高阁”,不能将其转化为实际的成果,便无法为社会带来经济效益,无法助力产业的发展。为此,要集中资源,形成合力,实现低空经济持续发展。
应对发展低空经济的挑战,政策方面,要通过政策支持引导,推动低空经济健康高质量发展。
一是“看不见的手”和“看得见的手”都要用好,引导和推动低空经济向健康正确的道路上发展。政府既要大力支持低空产业,鼓励企业加入到低空经济产业链中,推动企业发挥更大作用实现更大发展,又要提升调控效力,建立监管体系,制定行业标准,避免低空经济出现过度炒作、一哄而上的现象,杜绝同质化、低质量发展。
二是脚踏实地,稳中求进,积极推进低空经济配套基础设施建设。低空经济以通用航空为主体,以无人机为主导,其发展离不开相应配套产业与基础设施的发展。全国各地在发展低空经济时,应完善低空智慧新基建,着力基础设施网、空中航路网、通信导航网、空域管理网、低空服务网等“五网”融合的低空智联网建设。
三是因地制宜,根据自身实际情况,扬长避短,制定差异化的低空经济产业发展战略。各地应利用自身优势资源,发展各自的低空特色产业。例如,旅游资源丰富的地区可以发展低空旅游,土地资源丰富的地区可以发展无人机智慧农业;人口密集的大城市可以发展低空交通,建立立体交通网;长三角、粤港澳等具有制造业集群的地区,可着重发展高质量的通航制造产业。总的来说,低空经济典型场景十分丰富,低空产业的布局也会更加丰富。
技术方面,低空经济的发展需要多学科、多产业、多领域技术的共同进步协同发展。
一是“造天车、修天路、筑天网”是低空经济发展的基石。需要综合考虑飞行器设计、制造工艺、路线规划、基础设施建设、网络规划、系统集成与测试等多个方面,以确保低空经济的安全、高效和可持续发展。
二是高新技术应与基础科学协同发展、深度融合。要充分发挥学科发展对低空经济相关基础研究的作用,夯实领域基础、支撑技术发展、探索科技前沿,打造低空经济新增长引擎。
三是注重技术向成果的转化,推动校企合作。要建立完善的创新生态系统,包括创新孵化器、科技企业孵化基地等;要加强科研机构、高等院校和企业之间的紧密合作;要尊重知识产权,推动科技创新与产业发展的有机结合。
发展低空经济的关键突破点
在低空经济领域,要实现从量的积累到质的飞跃,就要突破航空飞行器技术瓶颈和智慧低空空域管理瓶颈;还要实现在“五网”融合的低空智联网的支撑下的“天车通航”及“天路畅通”。
低空飞行技术方面,针对航空器本身,需要解决“眼睛、小脑、大脑、心脏”作用的问题,即自主环境感知、自动控制、自主决策、能源动力等技术。
一是低空航空器需要具备高效的环境感知、定位和避障能力,发挥“眼睛”的作用,知道自己在哪里,知道环境什么样,以规避可能出现的障碍和干扰风险,例如鸟群、高空建筑等。
二是突破低空自动控制技术,增强“小脑”的能力,低空航空器的运行环境更为复杂、多变,飞行器本身的安全稳定是完成预定任务和保障公众安全的基础,为此需要解决飞行器在复杂环境中抗干扰的稳定控制技术难题。此外,低空航空器相比于传统航空器有着更为频繁的起降流程操作,而起降过程往往是飞行过程最为危险的环节。因此,以eVTOL(电动垂直起降飞行器)为代表的低空航空器,面临垂直起降技术、自主起降控制系统设计和优化等方面的挑战。
三是航空器要完成的自动执行任务到自主完成任务的转变,自动到自主一字之差,意味着航空器的“大脑”智慧要更高,要在感知和自动控制的基础上,解决自主决策、路径规划等技术难题,这个方面需要传感器技术的支撑和强大数据处理能力的支持。
四是高能量密度动力电池技术,电池能量密度即比能量决定了航空器可以携带的总能量,相当于燃油车的载油量,对于续航能力有决定性影响。在目前开发的动力电池体系中,锂离子电池已经接近其能量密度瓶颈,要想进一步提高续航能力,必须研发更先进的新体系动力电池技术,如固态电池、氢能源等新能源电池。
此外,低空经济的发展同样需要贯彻绿色环保的理念。主要涉及空气污染、噪声污染等方面。所以目前针对航空器的新能源技术、发动机噪声控制技术、降噪新材料研发等领域仍面临着严峻的挑战。
低空空域管理方面,要充分发挥指挥棒的作用,“修天路、筑天网”,解决“天路”划设分类、“天车”运行监督等问题。要发挥智慧低空新基建的优势,在“五网”融合的基础上,建立新一代的低空经济数字化监管和服务平台,打造“感—传—算—控—管—服”一体的智慧空域管理系统。
一是加强低空智联网建设,促进智慧新基建的网络融合。具体包括通航机场、无人机自动化起降点、航空器运行基地等硬件设施组网,也包括通信、导航、监视、气象、情报等信息联网。
二是完善“天路”划分与管理。一方面,要建立“天路”的分类划设标准和灵活使用机制,提升低空空域的精细化和动态化管理能力;另一方面,要建设低空空域数字孪生系统,以三维空中地图、城市信息模型(CIM)为基础,合理规划低空飞行航路航线。
三是建立协同运行的低空管理网和服务网,利用5G和6G网络、低轨卫星网、大数据、人工智能等前沿技术,突破无人机与有人机协同的管控机制和技术。一方面可以预测可能出现的冲突,及时地对违反运行规则的航空器进行介入,完全掌握它的控制权;另一方面也可以对航空器进行定制化服务,提升城市低空服务的效能。
央企要担起“天车”生产和“天网”建设重任
央企是国民经济的支柱,要成为低空经济产业龙头企业,起到模范表率作用,成为产业发展进步的“指明灯”、低空经济发展的“压舱石”、国家安全和民生保障的“顶梁柱”。在低空经济中,央企将是天车的主要生产者,以及低空智联网的主要建设者。
一是央企要成为技术领导者。央企通常拥有丰富的技术资源和研发实力,在低空经济中可以成为技术领导者。央企可以加大投资无人机技术、智能飞行器、空中交通管理系统等领域,并推动技术创新,引领行业发展方向。
二是央企要成为基础设施建设者。央企可以承担起低空智联网建设和运营责任,成为基础设施网、空中航路网、通信导航网、空域管理网、低空服务网“五网”融合的重要推动者。
三是央企要成为规范制定者。在低空经济中,央企可以发挥引领规范制定的作用,促进行业标准的制定和实施。国资央企要立足自身优势,积极参与制定无人机管理政策、空中交通管理规定等,推动行业健康发展,保障安全运行。
四是央企要成为服务提供者。央企可以提供低空经济相关的各种服务,如无人机配送、空中巡检、航拍服务等,可以借助自身资源和品牌优势,为客户提供高质量的服务,并与其他企业合作,拓展服务范围。
五是央企要成为生态环保引导者。央企可以积极推动低空经济的生态环保发展,可以投资环保型无人机技术、智能监测系统等,保护生态环境,促进经济社会可持续发展。
央企要想更好发挥作用,可以从两方面着手:一是创新驱动上,央企应该持续加大对低空技术创新的投入,积极探索无人机、智能飞行器等领域的新技术、新模式,推动低空经济的创新发展;二是交流合作上,央企可以与其他企业、科研机构等合作共赢,共同推动低空经济的发展。央企可以通过建立产学研合作机制、开展技术交流与分享等方式,实现资源优势互补,促进人才培养,共同推动行业进步。