城市空中交通暢想——低空飛行 築夢未來

2022年09月02日

城市空中交通（UAM），旨在通過無人機和載客空中出租車等新型運載工具，在人口稠密地區建立一個安全高效的空中運輸係統。作為現有地面、地下交通的補充選項，城市空中交通不僅能通過解決城市交通擁堵問題提高城市運行效率，而且有望徹底變革公路、鐵路、傳統航空和水路等行業現狀。

發展城市空中交通

進一步完善全球交通網

發展低空空域是大勢所趨。將來，無人機、飛行汽車等新型運載工具將在低空層面發揮很大作用，其中前景最大的就是城市低空空間。

城市人口密集，需求量大，交通出行方式的改變以及效率的提升具有巨大的經濟和社會價值。在全球各大主要城市，不斷加劇擁堵的地面交通是世界性難題。雖然目前各國一直著力開發地下空間，但畢竟資源是有限的。未來如何有效利用和開發空中0米~500米的低空空域，已成為全球航空界、交通界關注的前沿熱點問題之一。

近年來，我國加快推進低空空域管理改革。民航局今年印發的《“十四五”通用航空發展專項規劃》明確，要堅持包容審慎、創新引領，拓展無人機應用領域，

引導建立市場化、社會化服務保障體係，大力發展新型智能無人駕駛航空謈驅動的低空新經濟。民航局空管行業管理辦公室副主任陳向陽表示，中國要構建的低空飛行服務保障體係與國外模式有所不同，要充分發揮地方政府在低空飛行服務保障體係中的作用。低空飛行服務保障體係的建設應當統籌考慮運輸航空發展、通用航空發展以及社會公衆空域使用需求。“隨著亞軌道飛行器、無人機等新空域使用者的進入，未來無人駕駛航空器係統交通管理、空中交通管理也將逐漸融合一體，要共同研究制定面向未來的一體化通信導航監視技術發展與實施路線等”。

根據美國國家航空航天局（NASA）預測，低空空域在未來將産生巨大的社會需求。到2030年，城市空中公共交通將達到一定規模；到2040年，全球城市空中交通産業規模可達1.5億美元，其中中國約占20%。有關專家表示，中國擁有北鬥、5G以及相關基礎設施，再加上龐大的人口資源，將産生巨大的需求。

突破關鍵技術

初步搭建低空空域模型

在2022（第三屆）民航空中交通管理科學技術交流會上，南京航空航天大學通用航空與飛行學院副院長張洪海表示，在開始構建低空空域前，需要搭建智慧空管係統平檯，其將成為空管運行的核心。不僅如此，還應在機場建成後利用智慧空管係統合理規劃空中路線、航線，進而形成空地協同。平檯如何實現對城市空中交通網絡進行精密規劃設計？怎樣做到主動應急？後續又將如何優化運行？要回答這些問題，我們需要突破一些關鍵技術。

設想未來低空領域的高度範圍在0米~500米之間，我們要在其中建立一個全天候的、精密的、不受樓宇幹擾的智聯網，並在智聯網的基礎上結合空域規劃對相關航路進行管理，在城市中布局大型起降機場和臨時起降點。在多級場點與空中航路協同規劃的同時，我們還需要構建相關協同規劃的模型，實現城市空地資源的高效管理與靈活配置。

在實現運用方面，構建城市空中交通的第一要務是構建城市末端物流運輸的無人機在飛行計劃中所需要的模型庫、算法庫。在運行過程中，設計者需提前預防各種復雜化的交通狀況，例如城市的空中交叉口或空中交通擁堵等問題，讓各種差異化、多樣化的新型載具可以自主完成運行，同時保障工作人員的實時協同管理。

在安全識別、風險識別方面，城市空中交通的核心技術就是標定最小安全間隔。目前，高空航班已經設定了針對有風、無風條件下兩架航班之間必須保持的標準間隔，但低空領域還沒有此類規定，即無人機之間、無人機與樓宇之間、無人機與有人機之間，特別是不同機型之間的標準間隔還未建立。此外，要想實現安全高效的飛行，飛行器需要識別它所處的環境，通過獲取多種來源的數據，例如氣象數據、數字地圖，特別是來自雷達和其他傳感器的數據，以實現對環境的識別和判斷，從而將飛行過程中的數據收集起來傳遞給地面數據中心，使飛行器可以基于豐富的數據庫全面了解飛行途中的相關因素，實現安全無人起降和飛行。

此外，讓無人機綠色飛行是最重要也是最難的一部分。如今的技術可以實現無人機的汙染零排放，但如何做到降噪甚至“零噪”仍是一個挑戰。未來，新型運載工具會處于離市民較近的空域範圍中，決不能因此影響市民的正常生活。新型運載工具在居民區運營時更要確保絕對安全，避免出現摔落傷人情況。

除此之外，城市空中交通還需要實現機路協同。地面交通上有很多不同種類、通往各個方向的車輛，空中運載工具須不受任何幹擾地完成原定飛行計劃，或者要做到智能抗幹擾，優化航線從而完成飛行計劃。

仿真係統上線

嘗試點對點運輸

研制綠色、低碳的直升機或者無人機，構建安全、高效、經濟、綠色、規範的城市空管體係和嚴密精準的空中交通法規，是未來整個行業必須完成的任務。

城市空管將是一個全新體係，與傳統民航空管係統有很大的不同。城市空管體係在城市或者城鄉、城際之間運行，需要考慮軍地民協同，同時更多地與地方政府、地方産業界融合，只有多方共同強效率、強協同、強智慧，才能使城市空中交通更快實現。

張洪海介紹，目前，南京航空航天大學已經自主研發出了一套仿真係統，該係統可以對空中路網和起降點進行劃設，結合空域設置禁飛區，並開展模擬飛行。比起地面交通，航行路線實現了點對點的運輸，會更加簡單。

不過，城市空中交通運輸也有空域限制，比如一些政府大樓、高聳建築、高壓電線等敏感要地需要避開。據悉，張洪海所帶領的團隊選擇了人口密度適中的居民小區做為試驗區域。他在分享中坦言：“在飛行航路設計中，我們遇到了很多實際問題，比如飛行計劃如何管理？每個城市運營商申請飛行相同航線時，怎樣審批、調配、運行？遇到臨時增加的航線，如何在幾分鍾內完成調配？當它偏離航線或者航空器本身出現問題時又該如何解決？”在他看來，城市空中交通的發展涉及很多集成技術，現階段，這些技術的瓶頸仍有待突破。但未來，這個領域一定能夠實現共商、共建、共享、共贏。（《中國民航報》、中國民航網 李佳為）

 

 新聞來源 ：《中國民航報》

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